基于FIR多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法及系统与流程

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法及系统。

背景技术：

随着雷达技术进一步发展，对雷达检测目标性能要求越来越高，但是一直以来机扫雷达对杂波的抑制有一定局限性，会有许多杂波剩余，不利于后续目标的检测，尤其不利于低速目标的检测，由于低速目标的多普勒频率一般都比较低，接近地杂波的频率，使得低速目标较难检测。

传统的信号处理方法，例如动目标显示mti和动目标检测mtd，由于mti滤波器的零频凹口深度不够深、宽度不够窄，滤波之后会使得低速目标的信噪比有损失，而mtd滤波之后做恒虚警检测会因为剩余杂波太强而虚警，因此传统的信号处理方法很难检测到低速目标。为了能够更好的检测目标，可利用杂波与动目标之间的特征差异，从已检测到的待测目标中进一步确认目标的真实性。传统识别目标与地杂波的方法是利用地杂波与目标多普勒频率的特征进行区分，对回波信号进行fft处理，得到回波信号的多普勒频谱，地杂波的多普勒频率为0hz，而动目标的多普勒频率非零，但是对于低速目标，其多普勒频率非常接近地杂波的多普勒频率，因此利用这一特征不能有效区分地杂波与低速目标。而且当动目标处于地杂波区时，且地杂波的能量远大于动目标的能量，这造成信号的多普勒频谱的0hz处的幅值远远大于其他多普勒频率处的幅值，严重影响到我们对动目标的观察，不利于地杂波与动目标的区分。而常规雷达检测中，雷达系统对回波信号进行脉冲压缩、fir多普勒滤波、单元平均恒虚警检测处理后，得到过检测门限的点迹，并将这些点迹规定为目标点迹，但是，由于常规杂波抑制技术对地杂波抑制不干净，使过检测门限的目标中存在一部分地杂波虚警点，地杂波虚警点的存在将会干扰真实目标点迹的观察，并恶化雷达系统的检测性能。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法及系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法，包括：

获取训练回波信号和测试回波信号；

根据所述训练回波信号得到地杂波样本，所述地杂波样本包括若干地杂波样本信号；

根据所述地杂波样本和所述训练回波信号得到所述若干地杂波样本信号所对应的训练极大值变化率；

对所述若干地杂波样本信号所对应的极大值变化率进行比较操作，得到最大极大值变化率，并根据所述最大极大值变化率得到判定门限值；

对所述测试回波信号进行多普勒滤波得到多普勒滤波信号；

对所述多普勒滤波信号进行单元平均恒虚警检测处理，得到待判定目标信息，所述待判定目标信息包括若干待判定目标的距离单元；

根据待判定目标的距离单元对所述多普勒滤波信号进行提取操作，得到对应的若干待判定目标的fir多普勒滤波信号；

根据所述若干待判定目标的fir多普勒滤波信号得到对应的若干测试极大值变化率；

对所述若干测试极大值变化率与所述判定门限值进行比较操作，当所述测试极大值变化率大于所述判定门限值，所述测试极大值变化率所对应的待判定目标为动目标；当所述测试极大值变化率小于所述判定门限值，则所述测试极大值变化率所对应的待判定目标为地杂波。

在本发明的一个实施例中，根据所述地杂波样本和所述训练回波信号得到所述若干地杂波样本信号所对应的训练极大值变化率，包括：

对所述若干地杂波样本信号进行fir多普勒滤波，得到若干所述地杂波信号的fir多普勒滤波信号；

根据若干所述fir多普勒滤波信号得到若干对应训练极大值变化率。

在本发明的一个实施例中，对所述多普勒滤波信号进行单元平均恒虚警检测处理，得到待判定目标信息，包括：

根据所述多普勒滤波信号得到若干检测单元；

根据所述若干检测单元得到恒虚警处理器的门限乘子；

分别计算所述若干检测单元的噪声能量估计值；

所述恒虚警处理器的所述门限乘子与所述若干检测单元对应的所述噪声能量估计值相乘后得到若干所述若干检测单元对应恒虚警处理器的检测门限值；

根据所述若干检测单元得到对应所述若干检测单元的幅值，对所述检测单元的幅值求平方，得到所述检测单元的能量值；

根据所述若干检测单元对应的所述能量值和对应检测单元的恒虚警处理器的检测门限值得到若干待判定目标的距离单元。

在本发明的一个实施例中，所述极大值变化率的公式表示如下：

其中，rp为第p个地杂波fir多普勒滤波输出的极大值变化率，kp为第p个地杂波样本fir多普勒滤波结果的局部极大值的个数，gp,max为第p个地杂波样本fir多普勒滤波结果的全局最大值，gp,k为第p个地杂波样本fir多普勒滤波结果的第k个局部极大值。

在本发明的一个实施例中，所述测试极大值变化率的公式表示如下：

其中，rt为待判定目标fir多普勒滤波输出的极大值变化率，kt为待判定目标的fir多普勒滤波结果的局部极大值的个数，gt,max为所述待判定目标的fir多普勒滤波结果的全局最大值，gt,k为所述待判定目标的fir多普勒滤波结果的第k个局部极大值。

本发明提供了一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除系统，包括：

信号获取模块，用于获取训练回波信号和测试回波信号；

地杂波获取模块，用于根据所述训练回波信号得到地杂波样本，所述地杂波样本包括若干地杂波样本信号；

第一极大值模块，根据所述地杂波样本和所述训练回波信号得到所述若干地杂波样本信号所对应的训练极大值变化率；

第一比较模块，对所述若干地杂波样本信号所对应的极大值变化率进行比较操作，得到最大极大值变化率，并根据所述最大极大值变化率得到判定门限值；

多普勒滤波模块，对所述测试回波信号进行多普勒滤波得到多普勒滤波信号；

单元平均恒虚警检测模块，对所述多普勒滤波信号进行单元平均恒虚警检测处理，得到待判定目标信息，所述待判定目标信息包括若干待判定目标的距离单元；

信号提取模块，根据待判定目标的距离单元对所述多普勒滤波信号进行提取操作，得到对应的若干待判定目标的fir多普勒滤波信号；

第二极大值模块，根据所述若干待判定目标的fir多普勒滤波信号得到对应的若干测试极大值变化率；

第二比较模块，对所述若干测试极大值变化率与所述判定门限值进行比较操作，当所述测试极大值变化率大于所述判定门限值，所述测试极大值变化率所对应的待判定目标为动目标；当所述测试极大值变化率小于所述判定门限值，则所述测试极大值变化率所对应的待判定目标为地杂波。

在本发明的一个实施例中，所述单元平均恒虚警检测模块包括：

检测单元选定单元，根据所述多普勒滤波信号得到若干检测单元；

门限乘子计算单元，根据所述若干检测单元得到若干所述若干检测单元对应恒虚警处理器的门限乘子；

噪声能量估计单元，分别计算所述若干检测单元的噪声能量估计值；

检测门限值计算单元，所述若干检测单元对应恒虚警处理器的所述门限乘子与所述若干检测单元对应的所述噪声能量估计值相乘后得到若干所述若干检测单元对应恒虚警处理器的检测门限值；

能量值计算单元，根据所述若干检测单元得到对应所述若干检测单元的幅值，对所述检测单元的幅值求平方，得到所述检测单元的能量值；

根据所述若干检测单元，对应的所述能量值和对应检测单元的恒虚警处理器的检测门限值得到若干待判定目标的距离单元。

本发明的有益效果：

本发明通过利用地杂波与动目标fir多普勒滤波结果之间的明显差异，根据常规雷达监测处理得到的过检测门限的点迹信息，从fir多普勒滤波信号中提取对应的滤波信息，并计算每个滤波信号的极大值变化率，并与地杂波判定门限值比较，从而区分过检测门限点迹中的动目标与地杂波虚警点，提高雷达的检测性能，以降低地杂波虚警点对雷达检测性能的影响，减小地杂波对真实目标的干扰。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法的流程框图；

图3是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法仿真实验中过检测门限的地杂波经过fir滤波后的包络图；

图4是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法仿真实验中过检测门限的真实目标经过fir滤波后的包络图；

图5是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法仿真实验中实际雷达系统中未经过地杂波滤除的数据回放系统图；

图6是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法仿真实验中实际雷达系统中经过地杂波滤除的数据回放系统图；

图7是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除系统的结构示意框图；

图8是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除系统中单元平均恒虚警检测的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参见图1，图1是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法的流程示意图，包括：

获取训练回波信号和测试回波信号；

根据所述训练回波信号得到地杂波样本，所述地杂波样本包括若干地杂波样本信号；

根据所述地杂波样本和所述训练回波信号得到所述若干地杂波样本信号所对应的训练极大值变化率；

对所述若干地杂波样本信号所对应的极大值变化率进行比较操作，得到最大极大值变化率，并根据所述最大极大值变化率得到判定门限值；

对所述测试回波信号进行多普勒滤波得到多普勒滤波信号；

对所述多普勒滤波信号进行单元平均恒虚警检测处理，得到待判定目标信息，所述待判定目标信息包括若干待判定目标的距离单元；

根据待判定目标的距离单元对所述多普勒滤波信号进行提取操作，得到对应的若干待判定目标的fir多普勒滤波信号；

根据所述若干待判定目标的fir多普勒滤波信号得到对应的若干测试极大值变化率；

对所述若干测试极大值变化率与所述判定门限值进行比较操作，当所述测试极大值变化率大于所述判定门限值，所述测试极大值变化率所对应的待判定目标为动目标；当所述测试极大值变化率小于所述判定门限值，则所述测试极大值变化率所对应的待判定目标为地杂波。

本发明通过利用地杂波与动目标fir多普勒滤波结果之间的明显差异，根据常规雷达监测处理得到的过检测门限的点迹信息，从fir多普勒滤波信号中提取对应的滤波信息，并计算每个滤波信号的极大值变化率，并与地杂波判定门限值比较，从而区分过检测门限点迹中的动目标与地杂波虚警点，提高雷达的检测性能，以降低地杂波虚警点对雷达检测性能的影响，减小地杂波对真实目标的干扰。

在本发明的一个实施例中，请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法的流程框图，根据所述地杂波样本和所述训练回波信号得到所述若干地杂波样本信号所对应的训练极大值变化率，包括：

对所述若干地杂波样本信号进行fir多普勒滤波，得到若干所述地杂波信号的fir多普勒滤波信号；

根据若干所述fir多普勒滤波信号得到若干对应训练极大值变化率。

在本发明的一个实施例中，对所述多普勒滤波信号进行单元平均恒虚警检测处理，得到待判定目标信息，包括：

根据所述多普勒滤波信号得到若干检测单元；

根据所述若干检测单元得到恒虚警处理器的门限乘子；

分别计算所述若干检测单元的噪声能量估计值；

所述恒虚警处理器的所述门限乘子与所述若干检测单元对应的所述噪声能量估计值相乘后得到若干所述若干检测单元对应恒虚警处理器的检测门限值；

根据所述若干检测单元得到对应所述若干检测单元的幅值，对所述检测单元的幅值求平方，得到所述检测单元的能量值；

根据所述若干检测单元对应的所述能量值和对应检测单元的恒虚警处理器的检测门限值得到若干待判定目标的距离单元。

在本发明的一个实施例中，所述极大值变化率的公式表示如下：

其中，rp为第p个地杂波fir多普勒滤波输出的极大值变化率，kp为第p个地杂波样本fir多普勒滤波结果的局部极大值的个数，gp,max为第p个地杂波样本fir多普勒滤波结果的全局最大值，gp,k为第p个地杂波样本fir多普勒滤波结果的第k个局部极大值。

在本发明的一个实施例中，所述测试极大值变化率的公式表示如下：

其中，rt为待判定目标fir多普勒滤波输出的极大值变化率，kt为待判定目标的fir多普勒滤波结果的局部极大值的个数，gt,max为所述待判定目标的fir多普勒滤波结果的全局最大值，gt,k为所述待判定目标的fir多普勒滤波结果的第k个局部极大值。

本实施例还通过仿真实验对本发明作进一步验证说明：

一、仿真条件

仿真1：选取六个过检测门限地杂波，得到fir多普勒滤波后的包络图；

仿真2：选取六个过检测门限的动目标，得到fir多普勒滤波后的包络图；

仿真3：对某雷达系统未进行地杂波虚警点剔除处理的雷达画面图；

仿真4：对某雷达系统进行地杂波虚警点剔除处理的雷达画面。

二、仿真内容

有仿真一得到如图3的仿真结果，图3是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法仿真实验中过检测门限的地杂波经过fir滤波后的包络图；由仿真二得到如图4所示的结果，图4是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除方法仿真实验中过检测门限的真实目标经过fir滤波后的包络图；对比图3与图4可以看出，地杂波的fir多普勒滤波结果在每一个fir多普勒滤波通道的值变化差异比较小，而动目标的fir多普勒滤波结果在某一个fir多普勒通道处有最大值，且这个最大值要远大于其它多普勒通道处的值。

各地杂波与各动目标的fir多普勒滤波输出的极大值变化率如表1所示，表1可以看出动目标fir多普勒滤波输出的极大值变化率要明显高于地杂波fir多普勒滤波输出的极大值变化率。

表1地杂波与目标fir多普勒滤波输出的极大值变化率比较结果

由仿真3、仿真4分别得到如图5、图6的仿真结果，经过地杂波虚警点剔除处理后，许多地杂波虚警点被去掉，经计算，大约有52％的杂波点被去掉。根据上述实验结果可以看出，利用fir多普勒滤波输出的极大值变化率可以有效地将动目标与地杂波区分出来，实现了对过检测门限的地杂波徐静电的剔除。

请参见图7，图7是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除系统的结构示意框图，包括：

信号获取模块，用于获取训练回波信号和测试回波信号；

地杂波获取模块，用于根据所述训练回波信号得到地杂波样本，所述地杂波样本包括若干地杂波样本信号；

第一极大值模块，根据所述地杂波样本和所述训练回波信号得到所述若干地杂波样本信号所对应的训练极大值变化率；

第一比较模块，对所述若干地杂波样本信号所对应的极大值变化率进行比较操作，得到最大极大值变化率，并根据所述最大极大值变化率得到判定门限值；

多普勒滤波模块，对所述测试回波信号进行多普勒滤波得到多普勒滤波信号；

单元平均恒虚警检测模块，对所述多普勒滤波信号进行单元平均恒虚警检测处理，得到待判定目标信息，所述待判定目标信息包括若干待判定目标的距离单元；

信号提取模块，根据待判定目标的距离单元对所述多普勒滤波信号进行提取操作，得到对应的若干待判定目标的fir多普勒滤波信号；

第二极大值模块，根据所述若干待判定目标的fir多普勒滤波信号得到对应的若干测试极大值变化率；

第二比较模块，对所述若干测试极大值变化率与所述判定门限值进行比较操作，当所述测试极大值变化率大于所述判定门限值，所述测试极大值变化率所对应的待判定目标为动目标；当所述测试极大值变化率小于所述判定门限值，则所述测试极大值变化率所对应的待判定目标为地杂波。

请参见图8，图8是本发明实施例提供的一种基于fir多普勒滤波信息的地杂波虚警点剔除系统中单元平均恒虚警检测的结构示意框图，所述单元平均恒虚警检测模块包括：

检测单元选定单元，根据所述多普勒滤波信号得到若干检测单元；

门限乘子计算单元，根据所述若干检测单元得到若干所述若干检测单元对应恒虚警处理器的门限乘子；

噪声能量估计单元，分别计算所述若干检测单元的噪声能量估计值；

检测门限值计算单元，所述若干检测单元对应恒虚警处理器的所述门限乘子与所述若干检测单元对应的所述噪声能量估计值相乘后得到若干所述若干检测单元对应恒虚警处理器的检测门限值；

能量值计算单元，根据所述若干检测单元得到对应所述若干检测单元的幅值，对所述检测单元的幅值求平方，得到所述检测单元的能量值；

根据所述若干检测单元，对应的所述能量值和对应检测单元的恒虚警处理器的检测门限值得到若干待判定目标的距离单元。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。