一种雷达恒虚警率门限系数自适应调整方法技术

本本发明专利技术涉及一种雷达恒虚警率门限系数自适应调整方法，该方法为恒虚警检测方法设置高、低两个门限系数，建立门限系数调整α

【技术实现步骤摘要】
一种雷达恒虚警率门限系数自适应调整方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及一种复杂背景下的恒虚警率门限调整方法；通过该方法，实现对雷达检测门限的精细化、自适应调整，减少了强杂波区的虚警数量和弱杂波区的处理损失，提高了检测性能。

技术介绍

[0002]目前，恒虚警率(Constant False Alarm Rate，CFAR)检测是雷达信号处理的重要环节之一，它在自动检测中占有不可或缺的重要地位。CFAR处理的基本过程是：按照一定的准则，根据噪声和杂波的强弱得到环境估值水平Z，并用该估值乘以一个门限系数作为最终的检测门限。CFAR处理的关键是设计合理的准则计算得到环境估值，使其准确地反映噪声和杂波强弱，实现门限的自适应调整，达到虚警概率基本恒定的效果。
[0003]目前，大多数CFAR算法都是通过设计合理的噪声或杂波功率电平估计准则来提高环境估值的准确性，进而提高检测性能的。常见的CFAR处理算法包括：单元平均恒虚警检测(CA-CFAR)、单元平均选大恒虚警检测(GO-CFAR)、单元平均选小恒虚警检测(SO-CFAR)、单元排序恒虚警检测(OS-CFAR)，以及在上述算法基础上的各种改进CFAR算法等等。但是，上述CFAR算法在均匀背景下取得了较好的性能，在非均匀背景下的检测性能有所下降。
[0004]在实际非均匀背景环境中，尤其是局部强杂波、强干扰环境下，单独依靠环境估值的自适应性来调整门限，难以很好地抑制局部强杂波带来的高虚警数量，此时往往通过增大门限系数来进一步提高检测门限，以降低虚警数。但是，传统的雷达处理方式，在调整门限系数时，整个探测范围都会同时调整，这样对于弱杂波区来说，会带来不必要的检测损失。此外，现代雷达普遍采用MTD滤波方式来滤除杂波、提高积累增益，而不同多普勒处理通道对于杂波的响应是不同的，因此对于不同的多普勒处理通道设置不同的门限系数，有益于进一步提升CFAR检测方法的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种CFAR门限自适应调整方法，该方法根据不同区域的背景噪声或杂波强弱情况，在环境背景估值自适应调整的基础上，根据预检测统计情况设计门限系数调整准则，对于不同区域、不同多普勒通道设置不同的门限系数，实现门限系数的自适应调整，从而可以进一步提高或降低检测门限：在强杂波区域设置高门限，以降低虚警数量；在弱杂波区域设置低门限，以提高检测概率。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种雷达恒虚警率门限自适应调整方法，其包括如下步骤：
[0007]步骤1：设置多个用于测距的距离单元，对于每个距离单元接收到的每个相参处理间隔(Coherent Processing Interval，CPI)内的雷达I、Q回波数据，采用FIR滤波器进行动目标检测(Moving Target Detection，MTD)处理，得到F
0+
、F1、F2、
……
、F
N-3
、F
N-2
、F
0-等共N个多普勒滤波器通道，其中N为多普勒滤波器阶数，也即1个CPI中的脉冲个数；
[0008]步骤2：根据距离零频的远近，也即距离杂波分布频率的远近，将N个多普勒滤波器通道分为两类：边侧滤波器(Lateral Filter，LF)，包括F
0+
、F1、F
N-2
、F
0-；中间滤波器(Central Filter，CF)，包括F2、
……
、F
N-3
；
[0009]步骤3：根据设定的虚警概率P
fa
计算得到门限系数α，α＝f(P
fa
,CFAR_Type),其中CFAR_Type表示采用的CFAR类型；f(g)表示不同类型CFAR的门限系数与虚警概率之间的函数关系；
[0010]步骤4：建立门限系数α自适应调整RAG(Range-Azimuth Graph)图α-RAG；其基本单元大小为p
×
q，p表示距离单元(Range Cell,RC)的个数，q表示方位单元个数，1个方位单元对应1个CPI时间内的天线扫描角度；对于α-RAG图的每个基本单元，设置两个积累计数器Int_LF和Int_CF，设置一个由2位二进制数表示的α-Flag值；
[0011]步骤5：在天线扫描的每一帧周期，对所述α-RAG图进行更新；
[0012]步骤6：根据更新后的α-RAG图，自适应地调整门限系数，对每个距离单元、每个多普勒滤波器通道利用CFAR门限进行最终检测。
[0013]特别地，其中所述门限系数α包括高低范围：低门限系数α
L
＝f(P
fa
＝10-6
,CFAR_Type)为对应虚警概率等于10-6
的雷达常用门限系数；高门限系数α
H
＝kα
L
，其中k根据雷达阵地杂波情况进行设置；其中，雷达开始工作时，进行初始化：α-Flag＝00b，Int_LF＝0和Int_CF＝0；此时边侧滤波器、中间滤波器的门限系数都设为α
L
。
[0014]特别地，其中步骤5中对所述α-RAG图进行更新包括：对于α-RAG图的每个基本单元，进行以下步骤：步骤5-1，对相应的每个距离单元、每个多普勒滤波器通道数据进行CFAR预检测，根据采用的CFAR类型计算背景杂波功率估计值Z，可得检测门限T＝αZ，如果单元中数据大于门限T，即认为得到1次检测；其中α利用上一帧的α-RAG图确定；
[0015]步骤5-2，设置两个检测计数器Det_LF和Det_CF，并初始化为Det_LF＝0和Det_CF＝0；根据步骤5-1的检测结果，计数该基本单元内对应的p
×
q个距离-方位单元上的检测次数：如果某个距离-方位单元的检测来自于LF滤波器，即F
0+
、F1、F
N-2
、F
0-等滤波器通道每出现1次检测，则Det_LF就增加1；如果某个距离-方位单元的检测来自于CF滤波器，即F2、
……
、F
N-3
等滤波器通道每出现1次检测，则Det_CF就增加1；步骤5-3，分别将步骤5-2中得到的Det_LF和Det_CF的计数结果与经验阈值Th_DetNum比较，并对比较结果进行帧间积累：如果Det_LF>Th_DetNum，则Int_LF增加2，否则Int_LF减少1；如果Det_CF>Th_DetNum，则Int_CF增加2，否则Int_CF减少1；设置Int_LF、Int_CF计数的最大值为cmax，当二者增加至cmax后不再增加；设置Int_LF、Int_CF计数的最小值为cmin，当减小至cmin后不再减小；步骤5-4，分别将步骤5-3中的计数结果Int_LF和Int_CF与经验阈值Th_IntNum比较，在天线扫描的当前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达恒虚警率门限自适应调整方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：设置多个用于测距的距离单元，对于每个距离单元接收到的每个相参处理间隔(Coherent Processing Interval，CPI)内的雷达I、Q回波数据，采用FIR滤波器进行动目标检测(Moving Target Detection，MTD)处理，得到F
0+
、F1、F2、
……
、F
N-3
、F
N-2
、F
0-，共N个多普勒滤波器通道，其中N为多普勒滤波器阶数，也即1个CPI中的脉冲个数；步骤2：根据距离零频的远近，也即距离杂波分布频率的远近，将N个多普勒滤波器通道分为两类：边侧滤波器(Lateral Filter，LF)，包括F
0+
、F1、F
N-2
、F
0-；中间滤波器(Central Filter，CF)，包括F2、
……
、F
N-3
；步骤3：根据设定的虚警概率P
fa
计算得到门限系数α，α＝f(P
fa
,CFAR_Type),其中CFAR_Type表示采用的CFAR类型；f(g)表示不同类型CFAR的门限系数与虚警概率之间的函数关系；步骤4：建立门限系数α自适应调整RAG(Range-Azimuth Graph)图α-RAG；其基本单元大小为p
×
q，p表示距离单元(Range Cell,RC)的个数，q表示方位单元个数，1个方位单元对应1个CPI时间内的天线扫描角度；对于α-RAG图的每个基本单元，设置两个积累计数器Int_LF和Int_CF，设置一个由2位二进制数表示的α-Flag值；步骤5：在天线扫描的每一帧周期，对所述α-RAG图进行更新；步骤6：根据更新后的α-RAG图，自适应地调整门限系数，对每个距离单元、每个多普勒滤波器通道利用CFAR门限进行最终检测。2.根据权利要求1所述的雷达恒虚警率门限自适应调整方法，其中所述门限系数α包括高低范围：低门限系数α
L
＝f(P
fa
＝10-6
,CFAR_Type)为对应虚警概率等于10-6
的雷达常用门限系数；高门限系数α
H
＝kα
L
，其中k根据雷达阵地杂波情况进行设置；其中，雷达开始工作时，进行初始化：α-Flag＝00b，Int_LF＝0和Int_CF＝0；此时边侧滤波器、中间滤波器的门限系数都设为α
L
。3.根据权利要求1所述的雷达恒虚警率门限自适应调整方法，其中步骤5中对所述α-RAG图进行更新包括：对于α-RA...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲智国，李志淮，费太勇，王红，张伟，李世飞，王洪林，唐瑭，赵欣，巫勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军预警学院，
类型：发明
国别省市：