CN107783085A - 应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法 - Google Patents

应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法 Download PDF

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Abstract

应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，包括：对不同天线时域数据去直流；不同天线的时域数据作FFT变换，并进行频谱移位；频谱移位后对其中一个天线的数据进行门限检测，并记录目标数目及目标在频谱中的位置信息；设置系统参数：系统带宽B，工作频率f0，测距范围Rmin～Rmax，测速范围Vmin～Vmax，三个三角波的周期，分别为2*T1、2*T2、2*T3，三角波的采样率fs及恒频波的采样率fs1，FFT变换点数N_FFT；利用单元平均选小，检测概率较高；通过三个不同周期的三角波和恒频调制方式，有效解决了单元平均选小虚警率高的缺点；使得目标的检测概率尽可能高，虚警概率尽可能低。

Description

应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测 方法
技术领域
本发明属于恒虚警检测及数据处理领域，具体说是一种应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法。
背景技术
在现代雷达信号处理中，为了提高雷达的性能，首先需要提高检测器输入端的信噪比及信干比，其措施是降低接收机的噪声系数，采用各种抑制杂波和抗干扰的措施等。但是即使采用了上述方法，检测器输入端还会有噪声、杂波和干扰的剩余分量。由于接收机内部噪声电平因模拟器件的影响而缓慢时变，杂波和干扰剩余也是时变的，且在空间非均匀分布，所以仍需要采用各种恒虚警方法来保证雷达信号检测具有恒虚警特性。恒虚警方法就是采用自适应门限代替固定门限，而且此自适应门限能随着被检测点的背景噪声、杂波和干扰的大小自适应地调整。
现有的恒虚警检测算法很多，如单元平均、平均选大、有序统计、杂波图法等，但它们都有各自的适用范围,而且检测概率很低。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，可以检测静止和运动目标，并对其测角。静止目标测角使用多个天线的上扫频频谱或者下扫频频谱，而对运动目标使用多个天线得到的恒频波频谱进行测角，对于运动目标，三角波测角虚警较高，频谱不如恒频干净，故有效提高了测角精度。
一方面，本发明提供了一种应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，包括：
S1：对不同天线时域数据去直流；
S2：不同天线的时域数据作FFT变换，并进行频谱移位；
S3：频谱移位后对其中一个天线的数据进行门限检测，并记录目标数目及目标在频谱中的位置信息；
所述门限检测方法如下：
第一步.对进行FFT变换后的频谱取平方，得到功率谱信息；
第二步.设置参数：虚警概率Pfa，前后参考窗的长度N_qc、N_hc，保护窗的长度N_pro，根据测速范围计算恒频波部分检测点对应的最小位置kmin_hp和最大位置kmax_hp，根据测距及测速范围计算三角波部分检测点对应的最小位置kmin_up、kmin_down和最大位置kmax_up、kmax_down，设光速为c；
第三步.对于恒频波频谱，判断当前检测点是否大于kmin且小于kmax；
如果当前检测点不在kmin-kmax之间，则不进行门限检测；
如果当前检测点在kmin-kmax之间，则对前后窗数据求平均之后进行比较，选取平均值小的参考窗数据进行门限检测；
第四步.对第三步中选取的平均值乘以门限因子得到门限值；
第五步.将该门限值与功率谱对应点进行比较，记录超过门限的检测点位置及数目。
进一步的是，上述方法还包括：
S4：设置系统参数：系统带宽B，工作频率f0，测距范围Rmin～Rmax，测速范围Vmin～Vmax，三个三角波的周期，分别为2*T1、2*T2、2*T3，三角波的采样率fs及恒频波的采样率fs1，FFT变换点数N_FFT；
S5.通过三角波上、下扫频部分进行目标配对得到目标的距离及速度信息，并与恒频波部分检测得到的目标速度进行匹配，得到所需要的目标距离及速度，并记录该目标在频谱中的位置。
S6.对于静止目标，根据步骤S5得到的目标在三角波上扫频或者下扫频部分频谱中的对应位置，和根据比相测角，取不同天线的对应点进行测角；
对于运动目标，根据步骤S5得到的目标在恒频波部分频谱中的对应位置，和根据比相测角，取不同天线的对应点进行测角。
进一步的，第二步中恒频波的最小检测点位置为：
kmin_hp＝N_FFT/2+Vmin*N_FFT*f0/(fs1*c)；
最大检测点位置为：
kmax_hp＝N_FFT/2+Vmax*N_FFT*f0/(fs1*c)；
分别对上式中的kmin和kmax取整数部分，即得所需要的位置编号。
更进一步的，第一个三角波信号周期为2*T1，对应第一个三角波上扫频的最小检测点位置为:
kmin_up＝N_FFT/2-2*Rmax*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)
第一个三角波上扫频的最大检测点位置为：
kmax_up＝N_FFT/2-2*Rmin*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)
第一个三角波下扫频的最小检测点位置为:
kmin_down＝N_FFT/2+2*Rmin*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)
第一个三角波下扫频的最大检测点位置为：
kmax_down＝N_FFT/2+2*Rmax*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)分别对上面所得到的位置进行取整处理；
第二个三角波信号周期为2*T2，对应第二个三角波上扫频的最小检测点位置为:
kmin_up＝N_FFT/2-2*Rmax*B*N_FFT/(c*T2*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)
第一个三角波上扫频的最大检测点位置为：
kmax_up＝N_FFT/2-2*Rmin*B*N_FFT/(c*T2*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)
第一个三角波下扫频的最小检测点位置为:
kmin_down＝N_FFT/2+2*Rmin*B*N_FFT/(c*T2*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)
第一个三角波下扫频的最大检测点位置为：
kmax_down＝N_FFT/2+2*Rmax*B*N_FFT/(c*T2*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)
分别对上面所得到的位置进行取整处理；
第三个三角波信号周期为2*T3，对应第二个三角波上扫频的最小检测点位置为:
kmin_up＝N_FFT/2-2*Rmax*B*N_FFT/(c*T3*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)
第一个三角波上扫频的最大检测点位置为：
kmax_up＝N_FFT/2-2*Rmin*B*N_FFT/(c*T3*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)
第一个三角波下扫频的最小检测点位置为:
kmin_down＝N_FFT/2+2*Rmin*B*N_FFT/(c*T3*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)
第一个三角波下扫频的最大检测点位置为：
kmax_down＝N_FFT/2+2*Rmax*B*N_FFT/(c*T3*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)
分别对上面所得到的位置进行取整处理。
更进一步的，目标配对及数据处理步骤如下：
A：根据目标数目和位置信息，设置当前所需要的系统参数；
B：根据恒频波部分得到位置信息进行移位处理，并计算速度信息，使得靠近目标对应的速度为正，远离目标对应的速度为负，并记录对应的频谱位置信息；
C：根据恒频波检测点位置解算得到的速度信息V_hp、三角波的采样率fs及FFT变换点数求得同一个目标在上下扫频的位置差为：
k_wzc＝V_hp*4*f0*N_FFT/(c*fs)；
D：根据步骤B中处理过的三角波频谱求取上下扫频位置小于等于N的所有目标，得到静止目标所有可能的距离及速度信息；
根据步骤C中的差值和步骤B中处理过的三角波频谱进行解算，得到运动目标所有可能的距离速度信息，并记录对应的频谱位置信息；
E：对步骤D中三个三角波周期解算得到的静止目标信息和运动目标信息进行判决；
F：将步骤E中得到的静止目标、运动目标距离及速度均相同的目标删除，最后得到所需要的目标信息，并记录对应的频谱位置信息。
更进一步的，目标配对过程中的系统参数为：
V_fb＝c*fs/(4*N_FFT*f0)
V_fb1＝c*fs1/(2*N_FFT*f0)
R_fb1＝c*T1*fs/(4*N_FFT*B)
R_fb2＝c*T2*fs/(4*N_FFT*B)
R_fb3＝c*T3*fs/(4*N_FFT*B)
k1min＝floor(R_min/R_fb1)
k1max＝floor(R_max/R_fb1)
k2min＝floor(R_min/R_fb2)
k2max＝floor(R_max/R_fb2)
k3min＝floor(R_min/R_fb3)
k3max＝floor(R_max/R_fb3)
其中，V_fb为恒频波部分的速度分辨率，V_fb1为三角波部分的速度分辨率，R_fb1、R_fb2、R_fb3为三角波部分的距离分辨率、k1min、k1max、k2min、k2max、k3min、k3max分别三个变周期三角波最大测距和最小测距对应的点数；其中，floor为取整函数。
作为更进一步的，步骤B中设k_wz_hp为恒频波频谱移位前检测点位置编号，k_wzyw_hp为恒频波频谱移位后检测点位置编号，fft变换点数为N_FFT，则
k_wzyw_hp＝k_wz_hp-N_FFT/2-1
则速度为：
V_hp＝k_wzyw_hp*fs1*c/(2*N_FFT*f0))
对三角波上扫频部分位置信息进行处理，使得对于静止目标来说，上下扫频的频谱位置均位于频谱的相同半轴，并记录对应的频谱位置信息，具体处理如下：
设k_wz_up1为第一个三角波频谱移位前检测点位置编号，k_wzyw_up1为第一个三角波频谱移位后检测点位置编号，则
k_wzyw_up1＝N_FFT-k_wz_up1-1
同理可得第二个和第三个三角波频谱移位后位置编号k_wzyw_up2、k_wzyw_up3。
作为更进一步的，步骤D中静止目标解算如下：
设第一个三角波上扫频检测点位置为k_wzyw_up1,下扫频检测点位置为k_wz_down1，则如果k_wzyw_up1和k_wz_down1满足以下条件：
|k_wz_down1-k_wzyw_up1|≤1
k_wz_down1+k_wzyw_up1≥N_FFT+2+k1min
k_wz_down1+k_wzyw_up1≤N_FFT+2+k1max
则该目标为静止目标，同理可由第二个、第三个三角波测出静止目标，设第一个周期测得的距离为R10，第二个周期测得的距离为R20，第三个三角波测得的距离R30；
运动目标解算如下：
根据三角波中上下扫频的位置差k_wzc，第一个三角波上扫频检测点位置k_wzyw_up1,下扫频检测点位置k_wz_down1满足以下条件：
|k_wz_down1-k_wzyw_up1+k_wzc|≤1
k_wz_down1+k_wzyw_up1≥N_FFT+2+k1min
k_wz_down1+k_wzyw_up1≤N_FFT+2+k1max
则该目标为运动目标，同理可由第二个、第三个三角波测出运动目标，第一个周期测得的距离为R1，速度为V1；第二个周期测得的距离为R2，速度V2；第三个三角波测得的距离R3，速度V3。
作为更进一步的，步骤E中的判决方法如下：
对于某一个待定目标，如果存在R10-R30的绝对值小于R_cz13且R20-R30的绝对值小于R_cz23，则该R30距离处静止目标为有效目标，并记录三角波上下扫频检测点在频谱中的位置信息，否则为虚假目标；
对步骤D中三个三角波周期解算得到的运动目标信息进行判决，恒频波部分测得的速度为V_hp,如果测得的目标满足以下条件：
|V_hp-V1|≤V_cz1
|V_hp-V2|≤V_cz2
|V_hp-V3|≤V_cz3
|R1-R3|≤R_cz1
|R2-R3|≤R_cz2
则该运动目标有效，距离为R3，速度为V_hp，并记录检测点在恒频波频谱中的位置信息，否则，认为是虚假目标。
作为更进一步的，步骤S6中比相测角为：
设置天线间距d_jsjs，工作波长为λ，其中一个天线信号频谱为sig_fft1，另一个信号频谱为sig_fft2，判决出目标所在频谱的位置k1、k2；
分别求取频域信号sig_fft1中k1位置的信号相位的正切值xw1和sig_fft2中k2位置的相位的正切值xw2：
xw1＝imag(sig_fft1(k1))/real(sig_fft1(k1))
xw2＝imag(sig_fft2(k2))/real(sig_fft1(k2))
则其相位差值的正切值
xwc＝(xw1-xw2)/(1+xw1*xw2)
相位差值的弧度值xwc_rad为
xwc_rad＝atan(xwc)
测量角度jd_cs＝asin(xwc_rad*λ/(2*π*d_jsjs))*180/π
其中λ＝c/f0，光速c＝3.0*108m/s,f0为雷达的中心频率。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：利用单元平均选小，检测概率较高；通过三个不同周期的三角波和恒频调制方式，有效解决了单元平均选小虚警率高的缺点；使得目标的检测概率尽可能高，虚警概率尽可能低。利用系统参数的来对有效频谱范围进行门限检测，有效降低了运算量。通过利用较小周期三角波测得的距离值作为测得目标的距离，而将恒频波测得的速度作为目标的速度，使得系统的距离分辨率和速度分辨率达到最佳。可以检测静止和运动目标，并对其测角。静止目标测角使用多个天线的上扫频频谱或者下扫频频谱，而对运动目标使用多个天线得到的恒频波频谱进行测角，对于运动目标，三角波测角虚警较高，频谱不如恒频干净，所以有效提高了测角精度。
附图说明
本发明共有附图3幅：
图1为实施例1数据处理整体流程图；
图2为实施例2单元平均选小门限检测的方法流程图；
图3为实施例3目标配对流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1
一方面，本发明提供了一种应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，包括：
S1：对天线1和天线2时域数据去直流，即减去一个恒定直流值；
S2：天线1和天线2的时域数据作FFT变换，并进行频谱移位，方便后期进行单元平均选小门限检测，采用频谱移位的好处是可以尽可能的保证检测点前后参考窗中都含有目标，门限估计值更准确；
S3：频谱移位后对其中一个天线的数据进行门限检测，并记录目标数目及目标在频谱中的位置信息：恒频部分k_wz_hp，第一个三角波上扫频k_wz_up1，第一个三角波下扫频k_wz_down1，第二个三角波上扫频k_wz_up2，第二个三角波下扫频k_wz_down2，第三个三角波上扫频k_wz_up3，第三个三角波下扫频k_wz_down3；
S4：设置系统参数，系统带宽B；工作频率f0；测距范围Rmin～Rmax；测速范围Vmin～Vmax；三角波为三个，三个三角波的周期，分别为2*T1、2*T2、2*T3；三角波的采样率fs及恒频波的采样率fs1、FFT变换点数N_FFT；
S5.通过三角波上、下扫频部分进行目标配对得到目标的距离及速度信息，并与恒频波部分检测得到的目标速度进行匹配，得到所需要的目标距离及速度，并记录该目标在频谱中的位置；
S6.对于静止目标，根据步骤S5得到的目标在三角波上扫频或者下扫频部分频谱中的对应位置，和根据比相测角，取不同天线的对应点进行测角；
对于运动目标，根据步骤S5得到的目标在恒频波部分频谱中的对应位置，和根据比相测角，取不同天线的对应点进行测角。
上述天线可以为多个，本实施例中只对两个天线进行举例说明。
实施例2
本实施例是对实施例1作的进一步限定，步骤S3中门限检测，采用的方法是单元平均选小门限检测，具体步骤如下：
第一步.对进行FFT变换后的频谱取平方，得到功率谱信息；
第二步.设置系统参数：虚警概率Pfa，前后参考窗的长度N_qc、N_hc，保护窗的长度N_pro，根据测速范围计算恒频波部分检测点对应的最小位置kmin_hp和最大位置kmax_hp，根据测距及测速范围计算三角波部分检测点对应的最小位置kmin_up、kmin_down和最大位置kmax_up、kmax_down，设光速为c；
恒频波的最小检测点位置为：
kmin_hp＝N_FFT/2+Vmin*N_FFT*f0/(fs1*c)；
最大检测点位置为：
kmax_hp＝N_FFT/2+Vmax*N_FFT*f0/(fs1*c)；
分别对上式中的kmin和kmax取整数部分，即得所需要的位置编号；
第一个三角波信号周期为2*T1，对应第一个三角波上扫频的最
小检测点位置为:
kmin_up＝N_FFT/2-2*Rmax*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)
第一个三角波上扫频的最大检测点位置为：
kmax_up＝N_FFT/2-2*Rmin*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)
第一个三角波下扫频的最小检测点位置为:
kmin_down＝N_FFT/2+2*Rmin*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)
第一个三角波下扫频的最大检测点位置为：
kmax_down＝N_FFT/2+2*Rmax*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)
分别对上面所得到的位置进行取整处理，对于第二个三角波周期2*T2、第三个三角波周期2*T3，只需要将上述公式中第一个三角波中周期T1换成T2或者T3，即可得到第二个、第三个三角波上下扫频对应的最大、最小检测点位置；
第三步.对于恒频波频谱，判断当前检测点是否大于kmin且小于kmax；
如果当前检测点不在kmin-kmax之间，则不进行门限检测；
如果当前检测点在kmin-kmax之间，则对前后窗数据求平均之后进行比较，选取平均值小的参考窗数据进行门限检测；
第四步.对第三步中选取的平均值乘以门限因子得到门限值；
其中，Pfa＝10-10
其中，Bk为选取的参考窗内数据，L为参考窗长度，β为门限因子，Pfa为虚警概率，T_mx即为求得的门限值；
第五步.将该门限值与功率谱对应点进行比较，记录超过门限的检测点位置及数目。
实施例3
作为实施例1或2的补充目标配对及数据处理步骤如下：
A：根据目标数目和位置信息，设置当前所需要的系统参数；
V_fb＝c*fs/(4*N_FFT*f0)
V_fb1＝c*fs1/(2*N_FFT*f0)
R_fb1＝c*T1*fs/(4*N_FFT*B)
R_fb2＝c*T2*fs/(4*N_FFT*B)
R_fb3＝c*T3*fs/(4*N_FFT*B)
k1min＝floor(R_min/R_fb1)
k1max＝floor(R_max/R_fb1)
k2min＝floor(R_min/R_fb2)
k2max＝floor(R_max/R_fb2)
k3min＝floor(R_min/R_fb3)
k3max＝floor(R_max/R_fb3)
其中，V_fb为恒频波部分的速度分辨率，V_fb1为三角波部分的速度分辨率，R_fb1、R_fb2、R_fb3为三角波部分的距离分辨率，k1min、k1max、k2min、k2max、k3min、k3max分别三个变周期三角波最大测距和最小测距对应的点数；其中，floor为取整函数；
B：根据恒频波部分得到位置信息进行移位处理，并计算速度信息，使得靠近目标对应的速度为正，远离目标对应的速度为负，并记录对应的频谱位置信息；
设k_wz_hp为恒频波频谱移位前检测点位置编号，k_wzyw_hp为恒频波频谱移位后检测点位置编号，fft变换点数为N_FFT，则
k_wzyw_hp＝k_wz_hp-N_FFT/2-1
则速度为：
V_hp＝k_wzyw_hp*fs1*c/(2*N_FFT*f0))
对三角波上扫频部分位置信息进行处理，使得对于静止目标来说，上下扫频的频谱位置均位于频谱的相同半轴，即前半轴或者后半轴，并记录对应的频谱位置信息，具体处理如下：
设k_wz_up1为第一个三角波频谱移位前检测点位置编号，k_wzyw_up1为第一个三角波频谱移位后检测点位置编号，则
k_wzyw_up1＝N_FFT-k_wz_up1-1
同理可得第二个和第三个三角波频谱移位后位置编号k_wzyw_up2、k_wzyw_up3；
C：根据恒频波检测点位置解算得到的速度信息V_hp、三角波的采样率fs及FFT变换点数求得同一个目标在上下扫频的位置差为：
k_wzc＝V_hp*4*f0*N_FFT/(c*fs)；
D：根据步骤B中处理过的三角波频谱求取上下扫频位置小于等于1的所有目标，得到静止目标所有可能的距离及速度信息；速度信息很小，可认为是静止，即速度为0，并记录对应的频谱位置信息，静止目标解算如下：
设第一个三角波上扫频检测点位置为k_wzyw_up1,下扫频检测点位置为k_wz_down1，则如果k_wzyw_up1和k_wz_down1满足以下条件：
|k_wz_down1-k_wzyw_up1|≤1
k_wz_down1+k_wzyw_up1≥N_FFT+2+k1min
k_wz_down1+k_wzyw_up1≤N_FFT+2+k1max
则该目标为静止目标，同理可由第二个、第三个三角波测出静止目标，设第一个周期测得的距离为R10，第二个周期测得的距离为R20，第三个三角波测得的距离R30；
根据步骤C中的差值和步骤B中处理过的三角波频谱进行解算，得到运动目标所有可能的距离速度信息，并记录对应的频谱位置信息；
运动目标解算如下：
根据三角波中上下扫频的位置差k_wzc，第一个三角波上扫频检测点位置k_wzyw_up1,下扫频检测点位置k_wz_down1满足以下条件：
|k_wz_down1-k_wzyw_up1+k_wzc|≤1
k_wz_down1+k_wzyw_up1≥N_FFT+2+k1min
k_wz_down1+k_wzyw_up1≤N_FFT+2+k1max
则该目标为运动目标，同理可由第二个、第三个三角波测出运动目标，第一个周期测得的距离为R1，速度为V1；第二个周期测得的距离为R2，速度V2；第三个三角波测得的距离R3，速度V3。
E：对步骤D中三个三角波周期解算得到的静止目标信息进行判决，对于某一个待定目标，如果存在R10-R30的绝对值小于R_cz13，且R20-R30的绝对值小于R_cz23，则该R30距离处静止目标为有效目标，并记录三角波上下扫频检测点在频谱中的位置信息，否则为虚假目标，所述R_cz13＝4m，R_cz23＝4m，该数值可以根据实际情况进行修改限定；
对步骤D中三个三角波周期解算得到的运动目标信息进行判决，恒频波部分测得的速度为V_hp,如果测得的目标满足以下条件：
|V_hp-V1|≤V_cz1
|V_hp-V2|≤V_cz2
|V_hp-V3|≤V_cz3
|R1-R3|≤R_cz1
|R2-R3|≤R_cz2
则该运动目标有效，距离为R3，速度为V_hp，并记录检测点在恒频波频谱中的位置信息，否则，认为是虚假目标；
F：将步骤E中得到的静止目标、运动目标距离及速度均相同的目标删除，最后得到所需要的目标信息，并记录对应的频谱位置信息，相同目标的删除方法如下：
可先将静止目标和运动目标按速度大小进行从小到大排序，对应的频谱位置信息进行更新，再按照距离大小进行从小到大排序，并记录对应的频谱位置信息，然后分别判别当前目标的距离速度信息和上一个目标的距离速度信息，如果相同，则将当前目标删除，继续判决下一个目标，如果不同，则判决为一个有效目标。
实施例4
作为对实施例1或2或3的补充：步骤S6中比相测角的过程为：设置天线间距d_jsjs，工作波长为λ，其中一个天线信号频谱为sig_fft1，另一个信号频谱为sig_fft2，接收天线1对应的位置为k1，接收天线2对应的位置为k2；
分别求取频域信号sig_fft1中k1位置的信号相位的正切值xw1和sig_fft2中k2位置的相位的正切值xw2：
xw1＝imag(sig_fft1(k1))/real(sig_fft1(k1))
xw2＝imag(sig_fft2(k2))/real(sig_fft1(k2))
则其相位差值的正切值
xwc＝(xw1-xw2)/(1+xw1*xw2)
相位差值的弧度值xwc_rad为
xwc_rad＝atan(xwc)
测量角度jd_cs＝asin(xwc_rad*λ/(2*π*d_jsjs))*180/π
其中λ＝c/f0，光速c＝3.0*108m/s,f0为雷达的中心频率，进而可以得出测角位置。
本申请利用系统参数的来对有效频谱范围进行门限检测，有效降低了运算量。利用恒频波测得的速度值在三角波频谱中对应的位置差信息与三角波测得的速度进行匹配，利用最小和最大检测点的位置来对三角波上下扫频检测点位置之和进行限制，有效降低了运算量。通过利用较小周期三角波测得的距离值作为测得目标的距离，而将恒频波测得的速度作为目标的速度，使得系统的距离分辨率和速度分辨率达到最佳。可以检测静止和运动目标，并对其测角。静止目标测角使用两个天线的上扫频频谱或者下扫频频谱，而对运动目标使用两个天线得到的恒频波频谱进行测角，对于运动目标，三角波测角虚警较高，频谱不如恒频干净，所以有效提高了测角精度。目标配对中对于相同或者相近目标的合并，先将静止目标和运动目标按速度大小进行从小到大排序，对应的频谱位置信息进行更新，再按照距离大小进行从小到大排序，并记录对应的频谱位置信息，然后分别判别当前目标的距离速度信息和上一个目标的距离速度信息，如果相同，则将当前目标删除，继续判决下一个目标，如果不同，则判决为一个有效目标。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，包括：
S1：对不同天线时域数据去直流；
S2：不同天线的时域数据作FFT变换，并进行频谱移位；
S3：频谱移位后对其中一个天线的数据进行门限检测，并记录目标数目及目标在频谱中的位置信息；
所述门限检测方法如下：
第一步.对进行FFT变换后的频谱取平方，得到功率谱信息；
第二步.设置参数：虚警概率Pfa，前后参考窗的长度N_qc、N_hc，保护窗的长度N_pro，根据测速范围计算恒频波部分检测点对应的最小位置kmin_hp和最大位置kmax_hp，根据测距及测速范围计算三角波部分检测点对应的最小位置kmin_up、kmin_down和最大位置kmax_up、kmax_down，设光速为c；
第三步.对于恒频波频谱，判断当前检测点是否大于kmin且小于kmax；
如果当前检测点不在kmin-kmax之间，则不进行门限检测；
如果当前检测点在kmin-kmax之间，则对前后窗数据求平均之后进行比较，选取平均值小的参考窗数据进行门限检测；
第四步.对第三步中选取的平均值乘以门限因子得到门限值；
第五步.将该门限值与功率谱对应点进行比较，记录超过门限的检测点位置及数目。
2.根据权利要求1所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，上述方法还包括：
S4：设置系统参数：系统带宽B，工作频率f0，测距范围Rmin～Rmax，测速范围Vmin～Vmax，三个三角波的周期，分别为2*T1、2*T2、2*T3，三角波的采样率fs及恒频波的采样率fs1，FFT变换点数N_FFT；
S5.通过三角波上、下扫频部分进行目标配对得到目标的距离及速度信息，并与恒频波部分检测得到的目标速度进行匹配，得到所需要的目标距离及速度，并记录该目标在频谱中的位置。
S6.对于静止目标，根据步骤S5得到的目标在三角波上扫频或者下扫频部分频谱中的对应位置，和根据比相测角，取不同天线的对应点进行测角；
对于运动目标，根据步骤S5得到的目标在恒频波部分频谱中的对应位置，和根据比相测角，取不同天线的对应点进行测角。
3.根据权利要求1所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，第二步中恒频波的最小检测点位置为：
kmin_hp＝N_FFT/2+Vmin*N_FFT*f0/(fs1*c)；
最大检测点位置为：
kmax_hp＝N_FFT/2+Vmax*N_FFT*f0/(fs1*c)；
分别对上式中的kmin和kmax取整数部分，即得所需要的位置编号。
4.根据权利要求1所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，第一个三角波信号周期为2*T1，对应第一个三角波上扫频的最小检测点位置为:
kmin_up＝N_FFT/2-2*Rmax*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)第一个三角波上扫频的最大检测点位置为：
kmax_up＝N_FFT/2-2*Rmin*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)第一个三角波下扫频的最小检测点位置为:
kmin_down＝N_FFT/2+2*Rmin*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)第一个三角波下扫频的最大检测点位置为：
kmax_down＝N_FFT/2+2*Rmax*B*N_FFT/(c*T1*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)分别对上面所得到的位置进行取整处理；
第二个三角波信号周期为2*T2，对应第二个三角波上扫频的最小检测点位置为:
kmin_up＝N_FFT/2-2*Rmax*B*N_FFT/(c*T2*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)第一个三角波上扫频的最大检测点位置为：
kmax_up＝N_FFT/2-2*Rmin*B*N_FFT/(c*T2*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)第一个三角波下扫频的最小检测点位置为:
kmin_down＝N_FFT/2+2*Rmin*B*N_FFT/(c*T2*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)第一个三角波下扫频的最大检测点位置为：
kmax_down＝N_FFT/2+2*Rmax*B*N_FFT/(c*T2*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)分别对上面所得到的位置进行取整处理；
第三个三角波信号周期为2*T3，对应第二个三角波上扫频的最小检测点位置为:
kmin_up＝N_FFT/2-2*Rmax*B*N_FFT/(c*T3*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)第一个三角波上扫频的最大检测点位置为：
kmax_up＝N_FFT/2-2*Rmin*B*N_FFT/(c*T3*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)第一个三角波下扫频的最小检测点位置为:
kmin_down＝N_FFT/2+2*Rmin*B*N_FFT/(c*T3*fs)+2*f0*N_FFT*Vmin/(fs*c)第一个三角波下扫频的最大检测点位置为：
kmax_down＝N_FFT/2+2*Rmax*B*N_FFT/(c*T3*fs)+2*f0*N_FFT*Vmax/(fs*c)分别对上面所得到的位置进行取整处理。
5.根据权利要求2所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平
均选小门限检测方法，其特征在于，目标配对及数据处理步骤如下：
A：根据目标数目和位置信息，设置当前所需要的系统参数；
B：根据恒频波部分得到位置信息进行移位处理，并计算速度信息，使得靠近目标对应的速度为正，远离目标对应的速度为负，并记录对应的频谱位置信息；
C：根据恒频波检测点位置解算得到的速度信息V_hp、三角波的采样率fs及FFT变换点数求得同一个目标在上下扫频的位置差为：
k_wzc＝V_hp*4*f0*N_FFT/(c*fs)；
D：根据步骤B中处理过的三角波频谱求取上下扫频位置小于等于N的所有目标，得到静止目标所有可能的距离及速度信息；
根据步骤C中的差值和步骤B中处理过的三角波频谱进行解算，得到运动目标所有可能的距离速度信息，并记录对应的频谱位置信息；
E：对步骤D中三个三角波周期解算得到的静止目标信息和运动目标信息进行判决；
F：将步骤E中得到的静止目标、运动目标距离及速度均相同的目标删除，最后得到所需要的目标信息，并记录对应的频谱位置信息。
6.根据权利要求5所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，目标配对过程中的系统参数为：
V_fb＝c*fs/(4*N_FFT*f0)
V_fb1＝c*fs1/(2*N_FFT*f0)
R_fb1＝c*T1*fs/(4*N_FFT*B)
R_fb2＝c*T2*fs/(4*N_FFT*B)
R_fb3＝c*T3*fs/(4*N_FFT*B)
k1min＝floor(R_min/R_fb1)
k1max＝floor(R_max/R_fb1)
k2min＝floor(R_min/R_fb2)
k2max＝floor(R_max/R_fb2)
k3min＝floor(R_min/R_fb3)
k3max＝floor(R_max/R_fb3)
其中，V_fb为恒频波部分的速度分辨率，V_fb1为三角波部分的速度分辨率，R_fb1、R_fb2、R_fb3为三角波部分的距离分辨率、k1min、k1max、k2min、k2max、k3min、k3max分别三个变周期三角波最大测距和最小测距对应的点数；其中，floor为取整函数。
7.根据权利要求5所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，步骤B中设k_wz_hp为恒频波频谱移位前检测点位置编号，k_wzyw_hp为恒频波频谱移位后检测点位置编号，fft变换点数为N_FFT，则
k_wzyw_hp＝k_wz_hp-N_FFT/2-1
则速度为：
V_hp＝k_wzyw_hp*fs1*c/(2*N_FFT*f0))
对三角波上扫频部分位置信息进行处理，使得对于静止目标来说，上下扫频的频谱位置均位于频谱的相同半轴，并记录对应的频谱位置信息，具体处理如下：
设k_wz_up1为第一个三角波频谱移位前检测点位置编号，k_wzyw_up1为第一个三角波频谱移位后检测点位置编号，则
k_wzyw_up1＝N_FFT-k_wz_up1-1
同理可得第二个和第三个三角波频谱移位后位置编号k_wzyw_up2、k_wzyw_up3。
8.根据权利要求5所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，步骤D中静止目标解算如下：
设第一个三角波上扫频检测点位置为k_wzyw_up1,下扫频检测点位置为k_wz_down1，则如果k_wzyw_up1和k_wz_down1满足以下条件：
|k_wz_down1-k_wzyw_up1|≤1
k_wz_down1+k_wzyw_up1≥N_FFT+2+k1min
k_wz_down1+k_wzyw_up1≤N_FFT+2+k1max
则该目标为静止目标，同理可由第二个、第三个三角波测出静止目标，设第一个周期测得的距离为R10，第二个周期测得的距离为R20，第三个三角波测得的距离R30；
运动目标解算如下：
根据三角波中上下扫频的位置差k_wzc，第一个三角波上扫频检测点位置k_wzyw_up1,下扫频检测点位置k_wz_down1满足以下条件：
|k_wz_down1-k_wzyw_up1+k_wzc|≤1
k_wz_down1+k_wzyw_up1≥N_FFT+2+k1min
k_wz_down1+k_wzyw_up1≤N_FFT+2+k1max
则该目标为运动目标，同理可由第二个、第三个三角波测出运动目标，第一个周期测得的距离为R1，速度为V1；第二个周期测得的距离为R2，速度V2；第三个三角波测得的距离R3，速度V3。
9.根据权利要求5所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，步骤E中的判决方法如下：
对于某一个待定目标，如果存在R10-R30的绝对值小于R_cz13且R20-R30的绝对值小于R_cz23，则该R30距离处静止目标为有效目标，并记录三角波上下扫频检测点在频谱中的位置信息，否则为虚假目标；
对步骤D中三个三角波周期解算得到的运动目标信息进行判决，恒频波部分测得的速度为V_hp,如果测得的目标满足以下条件：
|V_hp-V1|≤V_cz1
|V_hp-V2|≤V_cz2
|V_hp-V3|≤V_cz3
|R1-R3|≤R_cz1
|R2-R3|≤R_cz2
则该运动目标有效，距离为R3，速度为V_hp，并记录检测点在恒频波频谱中的位置信息，否则，认为是虚假目标。
10.根据权利要求2所述的应用在恒虚警检测及数据处理中的单元平均选小门限检测方法，其特征在于，步骤S6中比相测角为：
设置天线间距d_jsjs，工作波长为λ，其中一个天线信号频谱为sig_fft1，另一个信号频谱为sig_fft2，判决出目标所在频谱的位置k1、k2；
分别求取频域信号sig_fft1中k1位置的信号相位的正切值xw1和sig_fft2中k2位置的相位的正切值xw2：
xw1＝imag(sig_fft1(k1))/real(sig_fft1(k1))
xw2＝imag(sig_fft2(k2))/real(sig_fft1(k2))
则其相位差值的正切值
xwc＝(xw1-xw2)/(1+xw1*xw2)
相位差值的弧度值xwc_rad为
xwc_rad＝atan(xwc)
测量角度jd_cs＝asin(xwc_rad*λ/(2*π*d_jsjs))*180/π
其中λ＝c/f0，光速c＝3.0*108m/s,f0为雷达的中心频率。
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