CN105759250A - 一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法，一、将一个脉冲重复周期内的数据划分为多个数据子段，每个数据子段段首和段尾为重合区，段中为非重合区，重合区分为处理区、混合区和参考区；二、对每一数据子段中非重合区、混合区和处理区数据进行CFAR检测，在利用滑窗处理重合区数据的过程中，参考区数据的长度不小于CFAR检测器中保护单元和参考单元长度之和；三、删除数据子段中的参考区数据；四、将每一数据子段段尾和下一数据子段段首中处理后的混合区数据选其中一组数据作为最终的混合区数据，并将其与处理后的非重合区和处理区组合为完整的数据段；能够减小脉冲重复周期内处理的数据量，具有较好的杂波和噪声统计效果。

Description

一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法
技术领域
本发明涉及冲激雷达恒虚警检测技术领域，具体涉及一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法。
背景技术
冲激雷达是超宽带雷达的一种，许多文献都对其展开了大量研究，其本质为利用超窄脉冲实现目标探测。恒虚警检测是现代雷达系统中常用的检测方式。恒虚警检测(CFAR)因能在一定虚警概率的情况下，根据干扰和噪声的强度变化自动调整门限，提高了雷达检测的稳定性与准确性，在当代雷达系统得到广泛应用。
由于冲激雷达带宽很宽，因此需要非常高的采样率。高采样率会给接收机的存储和处理带来很大压力。为了降低数据存储和处理的压力，提出了一种CFAR检测器的分段处理方法。通过将整个脉冲重复周期分段处理，降低了脉冲重复周期内处理的数据量。并通过合理的数据配置方式，使得在较小处理量的前提下仍可以实现整个回波数据处理的完整性和检测的连贯性，保证目标的实时跟踪测量可以在数据段间自由切换，防止目标丢失。
通常恒虚警检测器包含检测单元、参考单元和保护单元。参考单元的长度与目标散射特性分布有关。为了实现有效的数据分段，需要在分段长度设置上充分考虑，同时还要考虑数据段间的目标跟踪测量的切换问题。这些都给分段处理带来了挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法，能够减小脉冲重复周期内处理的数据量，具有较好的杂波和噪声统计效果，同时保证了目标检测结果在数据段间切换的连贯性。
实现本发明的技术方案如下：
一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法，包括以下步骤：
步骤一、对冲激雷达接收的脉冲信号进行采样，将采样得到的一个脉冲重复周期内的数据划分为多个数据子段，每个数据子段的段首和段尾为重合区，段中为非重合区，每一数据子段段尾的重合区数据与下一数据子段段首的重合区数据相同，重合区分为处理区、混合区和参考区，每个数据子段的段首按参考区、混合区和处理区的顺序排列，段尾按处理区、混合区和参考区的顺序排列；
步骤二、对每一数据子段中非重合区、混合区和处理区数据进行CFAR检测，在CFAR检测利用滑窗处理重合区数据的过程中，参考区数据的长度不小于CFAR检测器中保护单元和参考单元长度之和；
步骤三、对检测后的数据进行后处理：删除数据子段中的参考区数据；
步骤四、将每一数据子段段尾和下一数据子段段首中处理后的混合区数据选其中一组数据作为最终的混合区数据，并将其与处理后的非重合区和处理区组合为完整的数据段。
进一步地，所述重合区的长度需要满足目标散射特性所需要的检测单元长度。
进一步地，处理区的长度与参考区的长度相等。
进一步地，混合区的长度需大于目标散射特性分布长度。
有益效果：
本发明解决了目前冲激雷达恒虚警检测数据分段处理问题，通过采样数据分段处理，降低了脉冲重复周期内的数据处理量。同时通过合理的区间设置，实现了数据段间的连贯切换，具有较高的应用价值。
附图说明
图1为CFAR检测前的数据区段划分图。
图2为CFAR检测前的数据子段结构图。
图3为CA-CFAR检测器结构图。
图4为CFAR检测后的数据子段处理图。
图5为CFAR检测后的数据子段组合图。
图6为峰值信噪比10dB的信号波形图。
图7为CFAR检测后的信号波形图。-
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
冲激雷达接收机为保证对远场高速目标的实时跟踪，采用直接高速采样的接收模式。由于冲激雷达脉宽极窄，带宽很宽，一般可达到GHz，为满足奈奎斯特采样率以及工程设计需要，一般要求接收机采样率达到数GHz，甚至更高。这要求接收机具有很高的数据采集，存储和处理的能力。
为了降低接收机对数据存储和处理的要求，保证跟踪检测的连续性，本发明提供了一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法，包括以下步骤：
步骤一、对冲激雷达接收的脉冲信号进行采样，将采样得到的一个脉冲重复周期内的数据划分为多个数据子段，如图1所示，每个数据子段的段首和段尾为重合区，段中为非重合区，重合区的长度需要满足目标散射特性所需要的检测单元长度。如图2所示，重合区分为处理区、混合区和参考区，每个数据子段的段首按参考区、混合区和处理区的顺序排列，段尾按处理区、混合区和参考区的顺序排列；处理区与参考区的长度相同；混合区的长度需大于目标散射特性分布长度。
每一数据子段段尾的重合区数据与下一数据子段段首的重合区数据相同。非重合区是每个数子段中的独立部分，非重合区部分数据为该数据段所独有的。重合区的部分数据是前后两段数据间的重合部分，这部分为了实现数据段间的过渡处理，有利于过渡段间的实时跟踪测量，避免测量过程中目标丢失。
前一数据子段段尾处理区的数据与后一数据子段段首参考区的数据相同，前一数据子段段尾混合区的数据与后一数据子段段首混合区的数据相同，前一数据子段段尾参考区的数据与后一数据子段段首处理区的数据相同。通过这样的数据区间配置，达到数据子段间合理切换的目的，为后期数据处理做准备。
步骤二、根据每个数据子段的划分进行相应的采集及存储，并对每一数据子段中非重合区、混合区和处理区数据进行CFAR检测，得到相应的处理结果，当对某一数据子段进行CFAR检测时，在利用滑窗处理重合区数据的过程中，参考区数据为CFAR检测器提供相应的保护单元和参考单元；参考区数据的长度不小于CFAR检测器中保护单元和参考单元长度之和；参考区内的数据不会作为被检测的对象，混合区边界代表被检测数据的边界。
图3为CA-CFAR检测器结构原理图。利用CFAR检测器对相应的数据进行CFAR检测时，为了去除目标回波特性对杂波模型参数估计的影响，参考单元需要根据实际目标大小设立保护单元。保护单元的存在是为了防止目标回波特性泄漏到背景杂波中，用于计算杂波统计特性的单元位于以测试单元为中心的两边，中间间隔一定区域，间隔区域宽度应比期望的目标尺寸要大，以保证该用于估计杂波统计特性的区域内不包含目标回波单元，杂波统计区域宽度的选择应使该区域内包含的单元能够得到精确的杂波统计特性估计。
步骤三、对检测后的数据进行后处理：删除数据子段中的参考区数据，删除后的数据子段由处理后的非重合区数据、重合区的处理区和混合区数据组成；图4为CA-CFAR检测器处理后的子段数据。
步骤四、由于每个数据子段段尾与下一数据子段段首的混合区数据相同，将每一数据子段段尾和下一数据子段段首中处理后的混合区数据选其中一组数据作为最终的混合区数据，并将其与处理后的非重合区和处理区组合为完整的数据段。图5为检测后重新组合的脉冲重复周期数据。
这样经过CFAR检测后的数据经过各数据段组合后构成了一个完整的回波数据。前后数据段间的混合区部分数据是重合的，这样混合区就构建了一个数据段间的过渡区，保证目标特性在数据段间切换时，从而保证跟踪过程目标不丢失。
由于该方法可以完成各数据段的独立处理。因此该种分段检测方法有效的降低了数据处理量，又实现了数据的完整性。图6给出了峰值信噪比为10dB的一阶高斯信号时域波形，图7给出了经过CFAR检测后的信号时域波形
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对冲激雷达接收的脉冲信号进行采样，将采样得到的一个脉冲重复周期内的数据划分为多个数据子段，每个数据子段的段首和段尾为重合区，段中为非重合区，每一数据子段段尾的重合区数据与下一数据子段段首的重合区数据相同，重合区分为处理区、混合区和参考区，每个数据子段的段首按参考区、混合区和处理区的顺序排列，段尾按处理区、混合区和参考区的顺序排列；
步骤二、对每一数据子段中非重合区、混合区和处理区数据进行CFAR检测，在CFAR检测利用滑窗处理重合区数据的过程中，参考区数据的长度不小于CFAR检测器中保护单元和参考单元长度之和；
步骤三、对检测后的数据进行后处理：删除数据子段中的参考区数据；
步骤四、将每一数据子段段尾和下一数据子段段首中处理后的混合区数据选其中一组数据作为最终的混合区数据，并将其与处理后的非重合区和处理区组合为完整的数据段。
2.如权利要求1所述的一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法，其特征在于，所述重合区的长度需要满足目标散射特性所需要的检测单元长度。
3.如权利要求1所述的一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法，其特征在于，处理区的长度与参考区的长度相等。
4.如权利要求1所述的一种适用于冲激雷达恒虚警检测的分段处理方法，其特征在于，混合区的长度需大于目标散射特性分布长度。
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