一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法
【专利摘要】本发明公开了信号处理领域中一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法。该方法使用每个距离单元多普勒处理后各多普勒通道能量最大值作为二维参考窗的输入；通过两次判决，第一次判决初步区分目标和背景，第二次判决前，在计算距离单元的能量平均值时，剔除经第一判决为目标的单元。该方法相对于传统的CA_CFAR，避免了相邻目标的互相遮蔽的缺点，同时保留了其计算复杂度低的优点，兼顾了检测性能和软硬件实现成本的要求。
【专利说明】-种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法
【技术领域】
[0001] 本方法属于信号处理领域，尤其涉及一种恒虚警检测方法。 技术背景
[0002] 真实雷达杂波强度随时间、距离和方位变化，采用固定口限，将导致漏检率或虚警 率过高；现代雷达多采用恒虚警检测器，使检测口限随背景噪声、杂波W及干扰自适应地调 整，确保虚警率恒定。恒虚警率检测器的设计关键在于检测口限自适应调整的方法。
[0003] 通常采用的CA (Cell Average,单元平均）-CFAR恒虚警检测算法，对被检测单元 附近单元（称为参考单元）能量求和，并除W参考单元数来估计杂波与噪声能量均值Z，然 后乘W-个与检测口限有关的常数K，得到自适应的检测口限U。该方法作为最初的CFAR 算法，复杂度低，适合于低成本实现，且相对于固定口限检测方法，检测性能大幅提升。但该 方法中目标会抬高口限，使两个或更多目标距离较近时，存在目标遮蔽效应，导致部分目标 不能被检测。此外通常的一维滑窗未能充分利用信号的局部信息，使口限的估计不够准确， 同时会导致一定程度的CFAR性能损失。
[0004] 为提高CFAR的鲁棒性，OS-CFAR等被提出来，该些算法显著提升了检测算法的自 适应能力，从而使检测性能更加鲁棒。但该些算法W计算量的增加为代价，如OS-CFAR需要 进行排序统计，比CA-CFAR的均值计算要复杂的多，所W OS-CFAR等鲁棒算法不适合低成本 实现。
[0005] 所谓 LFMCW(Linear Rrequen巧 Modulated Continuous Wave)雷达是指发射信号 为线性调频连续波信号的雷达。目标回波与发射波形混频将得到单频点的正弦波形，如图 1所示。其频率与距离成正比，利用该一点可W测量目标速度。
[0006] LFMCW发射信号可W表示为：
【权利要求】
1. 一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤1、设定船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法所期望的恒虚警概率Pa ; 步骤2、将雷达接收机接收到的各个回波扫描线上不同距离仓的回波经多普勒处理后 得到各多普勒通道能量的最大值存入二维数据矩阵； 步骤3、令当前数据单元为二维参考窗的检测单元，在检测单元外围构建二维参考窗； 步骤4、利用二维参考窗对二维数据矩阵进行第一次遍历，并计算二维数据矩阵中的各 个数据单元的第一次判决门限值，并根据第一次判决门限值进行第一次判决得到第一次判 决目标和第一次判决非目标； 步骤5、从二维数据矩阵中剔除第一次判决目标对应的数据单元，得到修正后的二维数 据矩阵； 步骤6、利用二维参考窗对修正后的二维数据矩阵进行再次遍历，并计算修正后的二维 数据矩阵中的各个数据单元的第二次判决门限值； 步骤7,利用各个数据单元的第二次判决门限值对修正前的二维数据矩阵进行第二次 判决，得到第二次判决目标。
2. 根据权利要求1所述的一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法，其特 征在于，所述的二维数据矩阵第i行，第j列的数据单元存放的数据Xu是雷达第i条回波 扫描线第j个距离仓接收的回波经多普勒处理后各多普勒通道能量的最大值。
3. 根据权利要求1所述的一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法，其特 征在于，所述的二维参考窗由检测单元、保护单元和参考单元构成，参考单元设置在保护单 元外围、保护单元设置在检测单元外围。
4. 根据权利要求3所述的一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法，其特 征在于，所述的第一次判决门限值的获得包括以下步骤： 计算检测单元所在的二维参考窗内参考单元所对应的二维数据矩阵中的数据单元的 能量和，并除以参考单元数来计算杂波与噪声能量均值，对杂波与噪声能量均值乘以一个 与恒虚警率Pa相关的标称化因子k，得到第一次判决门限值。
5. 根据权利要求4所述的一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法，其特 征在于，所述的第一次判决包括以下步骤： 将检测单元对应的数据单元中的能量值与第一次判决门限值进行比较，检测单元对应 的数据单元中的能量值大于第一次判决门限值时，检测单元对应的数据单元为第一次判决 目标，检测单元对应的数据单元中的能量值小于等于第一次判决门限值时，检测单元对应 的数据单元为第一次判决非目标。
6. 根据权利要求5所述的一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法，其特 征在于，所述的剔除第一次判决目标对应的数据单元即为将第一次判决目标对应的数据单 元设置为〇值。
7. 根据权利要求1?6所述的任意一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方 法，其特征在于，所述的第二次判决门限值的计算包括以下步骤： 计算二维参考窗内参考单元所对应的修正后的二维数据矩阵的数据单元的能量和，并 除以参考单元的个数计算杂波与噪声能量均值，将杂波与噪声能量均值乘以修正后的标称 化因子k*b/a，得到第二次判决门限值，其中b是当前二维参考窗的参考单元中在第一次判 决被剔除的数据单元的个数，a是该二维参考窗中数据单元的总个数，k为与恒虚警率Pa相 关的标称化因子。
8. 根据权利要求7所述的任意一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法， 其特征在于，所述的第二次判决包括以下步骤： 将检测单元对应的数据单元中的能量值与第二次判决门限值进行比较，检测单元对应 的数据单元中的能量值大于第二次判决门限值时，检测单元对应的数据单元为第二次判决 目标，检测单元对应的数据单元中的能量值小于等于门限时，该检测单元对应的数据单元 是第二次判决非目标。
9. 根据权利要求7所述的任意一种改进的船载线性调频连续波雷达恒虚警检测方法， 其特征在于，所述的A= -In'Pa为KT4?ΚΓ5。
【文档编号】G01S7/41GK104237866SQ201410539917
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】张东华, 任学锋, 龚涛, 李宁 申请人:武汉中原电子集团有限公司