一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法
【專利摘要】本發明公開了信號處理領域中一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法。該方法使用每個距離單元多普勒處理后各多普勒通道能量最大值作為二維參考窗的輸入；通過兩次判決，第一次判決初步區分目標和背景，第二次判決前，在計算距離單元的能量平均值時，剔除經第一判決為目標的單元。該方法相對于傳統的CA_CFAR，避免了相鄰目標的互相遮蔽的缺點，同時保留了其計算復雜度低的優點，兼顧了檢測性能和軟硬件實現成本的要求。
【專利說明】-種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法
【技術領域】
[0001] 本方法屬于信號處理領域，尤其涉及一種恒虛警檢測方法。 技術背景
[0002] 真實雷達雜波強度隨時間、距離和方位變化，采用固定口限，將導致漏檢率或虛警 率過高；現代雷達多采用恒虛警檢測器，使檢測口限隨背景噪聲、雜波W及干擾自適應地調 整，確保虛警率恒定。恒虛警率檢測器的設計關鍵在于檢測口限自適應調整的方法。
[0003] 通常采用的CA (Cell Average,單元平均）-CFAR恒虛警檢測算法，對被檢測單元 附近單元（稱為參考單元）能量求和，并除W參考單元數來估計雜波與噪聲能量均值Z，然 后乘W-個與檢測口限有關的常數K，得到自適應的檢測口限U。該方法作為最初的CFAR 算法，復雜度低，適合于低成本實現，且相對于固定口限檢測方法，檢測性能大幅提升。但該 方法中目標會抬高口限，使兩個或更多目標距離較近時，存在目標遮蔽效應，導致部分目標 不能被檢測。此外通常的一維滑窗未能充分利用信號的局部信息，使口限的估計不夠準確， 同時會導致一定程度的CFAR性能損失。
[0004] 為提高CFAR的魯棒性，OS-CFAR等被提出來，該些算法顯著提升了檢測算法的自 適應能力，從而使檢測性能更加魯棒。但該些算法W計算量的增加為代價，如OS-CFAR需要 進行排序統計，比CA-CFAR的均值計算要復雜的多，所W OS-CFAR等魯棒算法不適合低成本 實現。
[0005] 所謂 LFMCW(Linear Rrequen巧 Modulated Continuous Wave)雷達是指發射信號 為線性調頻連續波信號的雷達。目標回波與發射波形混頻將得到單頻點的正弦波形，如圖 1所示。其頻率與距離成正比，利用該一點可W測量目標速度。
[0006] LFMCW發射信號可W表示為：
【權利要求】
1. 一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1、設定船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法所期望的恒虛警概率Pa ; 步驟2、將雷達接收機接收到的各個回波掃描線上不同距離倉的回波經多普勒處理后 得到各多普勒通道能量的最大值存入二維數據矩陣； 步驟3、令當前數據單元為二維參考窗的檢測單元，在檢測單元外圍構建二維參考窗； 步驟4、利用二維參考窗對二維數據矩陣進行第一次遍歷，并計算二維數據矩陣中的各 個數據單元的第一次判決門限值，并根據第一次判決門限值進行第一次判決得到第一次判 決目標和第一次判決非目標； 步驟5、從二維數據矩陣中剔除第一次判決目標對應的數據單元，得到修正后的二維數 據矩陣； 步驟6、利用二維參考窗對修正后的二維數據矩陣進行再次遍歷，并計算修正后的二維 數據矩陣中的各個數據單元的第二次判決門限值； 步驟7,利用各個數據單元的第二次判決門限值對修正前的二維數據矩陣進行第二次 判決，得到第二次判決目標。
2. 根據權利要求1所述的一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法，其特 征在于，所述的二維數據矩陣第i行，第j列的數據單元存放的數據Xu是雷達第i條回波 掃描線第j個距離倉接收的回波經多普勒處理后各多普勒通道能量的最大值。
3. 根據權利要求1所述的一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法，其特 征在于，所述的二維參考窗由檢測單元、保護單元和參考單元構成，參考單元設置在保護單 元外圍、保護單元設置在檢測單元外圍。
4. 根據權利要求3所述的一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法，其特 征在于，所述的第一次判決門限值的獲得包括以下步驟： 計算檢測單元所在的二維參考窗內參考單元所對應的二維數據矩陣中的數據單元的 能量和，并除以參考單元數來計算雜波與噪聲能量均值，對雜波與噪聲能量均值乘以一個 與恒虛警率Pa相關的標稱化因子k，得到第一次判決門限值。
5. 根據權利要求4所述的一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法，其特 征在于，所述的第一次判決包括以下步驟： 將檢測單元對應的數據單元中的能量值與第一次判決門限值進行比較，檢測單元對應 的數據單元中的能量值大于第一次判決門限值時，檢測單元對應的數據單元為第一次判決 目標，檢測單元對應的數據單元中的能量值小于等于第一次判決門限值時，檢測單元對應 的數據單元為第一次判決非目標。
6. 根據權利要求5所述的一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法，其特 征在于，所述的剔除第一次判決目標對應的數據單元即為將第一次判決目標對應的數據單 元設置為〇值。
7. 根據權利要求1?6所述的任意一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方 法，其特征在于，所述的第二次判決門限值的計算包括以下步驟： 計算二維參考窗內參考單元所對應的修正后的二維數據矩陣的數據單元的能量和，并 除以參考單元的個數計算雜波與噪聲能量均值，將雜波與噪聲能量均值乘以修正后的標稱 化因子k*b/a，得到第二次判決門限值，其中b是當前二維參考窗的參考單元中在第一次判 決被剔除的數據單元的個數，a是該二維參考窗中數據單元的總個數，k為與恒虛警率Pa相 關的標稱化因子。
8. 根據權利要求7所述的任意一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法， 其特征在于，所述的第二次判決包括以下步驟： 將檢測單元對應的數據單元中的能量值與第二次判決門限值進行比較，檢測單元對應 的數據單元中的能量值大于第二次判決門限值時，檢測單元對應的數據單元為第二次判決 目標，檢測單元對應的數據單元中的能量值小于等于門限時，該檢測單元對應的數據單元 是第二次判決非目標。
9. 根據權利要求7所述的任意一種改進的船載線性調頻連續波雷達恒虛警檢測方法， 其特征在于，所述的A= -In'Pa為KT4?ΚΓ5。
【文檔編號】G01S7/41GK104237866SQ201410539917
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月13日 優先權日:2014年10月13日
【發明者】張東華, 任學鋒, 龔濤, 李寧 申請人:武漢中原電子集團有限公司