CN109856604B - 一种二维缩比快速恒虚警检测方法 - Google Patents

Abstract

一种二维缩比快速恒虚警检测方法，对假定的雷达二维检测平面进行等比例分块，得到多个子块，计算雷达二维检测平面各个子块的点数均值，计算雷达二维检测平面的二维恒虚警检测门限，利用二维恒虚警检测门限对雷达二维检测平面的各个子块进行遍历筛选，得到点数均值大于门限的子块记为有目标子块，计算有目标子块的二维恒虚警检测门限；利用有目标子块的二维恒虚警检测门限对有目标子块进行遍历筛选，得到大于门限的点记为目标，并获得目标位置。本发明既能在不同杂波背景中保持较好的检测性能，又能大大减少检测时间，实现了雷达大空域范围快速搜索目标的同时提高了工程实现的可能性。

Description

一种二维缩比快速恒虚警检测方法

技术领域

本发明涉及一种二维缩比快速恒虚警检测方法。

背景技术

恒虚警率处理技术是雷达信号处理的重要组成部分，在雷达检测中占有不可或缺的地位，从原始回波到经过预处理的数据，如多普勒频谱，甚至是合成孔径雷达图像都需要雷达检测。在实际工作中，雷达面临的大空域范围快速搜索目标、检测时间长等问题，使传统的恒虚警检测算法难以保持良好的检测性能。

目前主要应用的恒虚警检测包括单元平均(CA_CFAR)恒虚警检测、单元平均选大(GO_CFAR)、单元平均选小(SO_CFAR)和有序统计量(OS_CFAR)恒虚警检测。可查到的相关专利有“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”(申请号：20160729115.3)、“基于单边检测单元累积平均的多目标恒虚警检测方法”(申请号：201610438762.9)、“二维自适应雷达恒虚警检测方法”(申请号：201310240053.6)。CA_CFAR在非均匀杂波背景中性能严重下降，且对数据特性要求较高；GO_CFAR在多目标环境中的检测性能下降到非常严重；SO_CFAR在均匀杂波背景中的检测性能和边缘杂波中虚警性能都很差；OS_CFAR是在对所有参考单元的测量值进行有序统计排序的基础上，选取最合适的第k个参考单元进行背景杂波功率估计，它在抗脉冲干扰方面作用显著，但k值选择不合理时也会引起漏检或者虚警，同时需要进行排序处理。以上专利主要采取上述几种恒虚警检测方法，检测时间长，硬件开销大，不易于工程实现。

此外，相关公开文献包括《利用二维恒虚警进行非均匀噪声背景下的目标检测》是针对高频地波雷达中的非均匀噪声环境及各种干扰源时变的特点，先对非均匀噪声环境进行白化处理，然后在一维恒虚警的基础上，采用一种基于多普勒频率和距离的二维恒虚警处理算法同时进行检测；《雷达在不同杂波背景下的恒虚警率处理》主要论述符合高斯分布的噪声和杂波背景下，几种典型恒虚警检测器的优缺点以及适用环境，并结合工程实践经验给出各类恒虚警门限的优化设计原理，提出了在不同环境下的最优恒虚警检测处理流程。以上文章和专利都是针对现有恒虚警检测方法进行对比，均未提及降低雷达二维恒虚警检测时间。

发明内容

本发明提供一种二维缩比快速恒虚警检测方法，既能在不同杂波背景中保持较好的检测性能，又能大大减少检测时间，实现了雷达大空域范围快速搜索目标的同时提高了工程实现的可能性。

为了达到上述目的，本发明提供一种二维缩比快速恒虚警检测方法，包含以下步骤：

S1、对假定的雷达二维检测平面进行等比例分块，得到多个子块：

假定雷达二维检测平面的距离维长度为R，频率维长度为F，对该雷达二维检测平面进行等比例分块，得到n个大小为r×f的子块，其中，

β为缩比因子，R、F、r、f均不等于0。

S2、计算雷达二维检测平面各个子块的点数均值：

将雷达二维检测平面的n个子块中各点数分别相加，得到N₁、N₂、...、N_n，并计算各个子块的点数均值，记为

其中k＝1,2,...,n。

S3、计算雷达二维检测平面的二维恒虚警检测门限：

将雷达二维检测平面的距离维等分为四部分，分别为a₁、a₂、a₃以及a₄；

将雷达二维检测平面的频率维等分为四部分，分别为b₁、b₂、b₃以及b₄；

将得到的16块沿距离维依次命名t₁、t₂、...、t₁₆，将t₁、t₄、t₁₃以及t₁₆四块内各点数相加分别得到T₁、T₄、T₁₃以及T₁₆；

比较T₁、T₄、T₁₃以及T₁₆各值的大小，将其中最大值记为T_max，并通过计算得到二维恒虚警检测门限T：

S4、利用二维恒虚警检测门限对雷达二维检测平面的各个子块进行遍历筛选，得到点数均值大于门限的子块记为有目标子块：

将各个子块的均值d_k分别与二维恒虚警检测门限T进行比较，若均值d_k大于检测门限T，则判断该子块为有目标子块，记为M_k，其中k＝1,2,...,n。

S5、计算有目标子块的二维恒虚警检测门限：

将各个有目标子块M_k的距离维等分为四部分，分别为c₁、c₂、c₃以及c₄；

将雷达二维检测平面的频率维等分为四部分，分别为h₁、h₂、h₃以及h₄；

将得到的16块沿距离维依次命名q₁、q₂、...、q₁₆，将q₁、q₄、q₁₃以及q₁₆四块内各点数相加分别得到Q₁、Q₄、Q₁₃以及Q₁₆；

比较Q₁、Q₄、Q₁₃以及Q₁₆各值的大小，将其中最大值记为Q_max，并通过计算得到二维恒虚警检测门限P_k：

S6、利用有目标子块的二维恒虚警检测门限对有目标子块进行遍历筛选，得到大于门限的点记为目标，并获得目标位置：

根据二维恒虚警检测门限P_k，遍历有目标子块M_k中各个点m_k；

若有m_k(x，y)大于等于检测门限P_k，则判定该点为目标，并记录此时的目标位置(βx,βy)，其中1<＝x<＝r，1<＝y<＝f；

若有m_k(x，y)小于检测门限P_k，则判定该点不是目标。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1、从雷达检测时间出发，引入二维缩比恒虚警检测方法，大大减少雷达检测时间，实现了雷达大空域范围快速搜索目标；

2、在不同杂波背景中能保持较好的检测性能，提高了工程实现的可能性。

附图说明

图1是本发明提供的一种二维缩比快速恒虚警检测方法的流程图。

图2是恒虚警检测时间对比图。

具体实施方式

以下根据图1和图2具体说明本发明的较佳实施例。

如图1所示，本发明提供一种二维缩比快速恒虚警检测方法，包含以下步骤：

步骤S1、对假定的雷达二维检测平面进行等比例分块，得到多个子块；

步骤S2、计算雷达二维检测平面各个子块的点数均值；

步骤S3、计算雷达二维检测平面的二维恒虚警检测门限；

步骤S4、利用二维恒虚警检测门限对雷达二维检测平面的各个子块进行遍历筛选，得到点数均值大于门限的子块记为有目标子块；

步骤S5、计算有目标子块的二维恒虚警检测门限；

步骤S6、利用有目标子块的二维恒虚警检测门限对有目标子块进行遍历筛选，得到大于门限的点记为目标，并获得目标位置。

进一步，所述的步骤S1中，假定雷达二维检测平面的距离维长度为R，频率维长度为F，对该雷达二维检测平面进行等比例分块，得到n个大小为r×f的子块，其中，

β为缩比因子，R、F、r、f均不等于0。

所述的步骤S2中，将雷达二维检测平面的n个子块中各点数分别相加，得到N₁、N₂、...、N_n，并计算各个子块的点数均值，记为

其中k＝1,2,...,n。

所述的步骤S3包含以下步骤：

步骤S3.1、将雷达二维检测平面的距离维等分为四部分，分别为a₁、a₂、a₃以及a₄；

步骤S3.2、将雷达二维检测平面的频率维等分为四部分，分别为b₁、b₂、b₃以及b₄；

步骤S3.3、将得到的16块沿距离维依次命名t₁、t₂、...、t₁₆，将t₁、t₄、t₁₃以及t₁₆四块内各点数相加分别得到T₁、T₄、T₁₃以及T₁₆；

步骤S3.4、比较T₁、T₄、T₁₃以及T₁₆各值的大小，将其中最大值记为T_max，并通过计算得到二维恒虚警检测门限T：

所述的步骤S4中，将各个子块的均值d_k分别与二维恒虚警检测门限T进行比较，若均值d_k大于检测门限T，则判断该子块为有目标子块，记为M_k，其中k＝1,2,...,n。

所述的步骤S5包含以下步骤：

步骤S5.1、将各个有目标子块M_k的距离维等分为四部分，分别为c₁、c₂、c₃以及c₄；

步骤S5.2、将雷达二维检测平面的频率维等分为四部分，分别为h₁、h₂、h₃以及h₄；

步骤S5.3、将得到的16块沿距离维依次命名q₁、q₂、...、q₁₆，将q₁、q₄、q₁₃以及q₁₆四块内各点数相加分别得到Q₁、Q₄、Q₁₃以及Q₁₆；

步骤S5.4、比较Q₁、Q₄、Q₁₃以及Q₁₆各值的大小，将其中最大值记为Q_max，并通过计算得到二维恒虚警检测门限P_k：

所述的步骤S6中，根据二维恒虚警检测门限P_k，遍历有目标子块M_k中各个点m_k；

若有m_k(x，y)大于等于检测门限P_k，则判定该点为目标，并记录此时的目标位置(βx,βy)，其中1<＝x<＝r，1<＝y<＝f；

若有m_k(x，y)小于检测门限P_k，则判定该点不是目标。

图2为恒虚警检测时间对比图，数据来源于实测数据，选取截取后点数分别176，266，353，533，1100，1316，1433，1933，2600，可以看出二维缩比快速恒虚警检测方法可以大大减少雷达检测时间，实现了雷达大空域范围快速搜索目标。仿真结果验证了本发明的可行性。

本发明既能在不同杂波背景中保持较好的检测性能，又能大大减少检测时间，实现了雷达大空域范围快速搜索目标的同时提高了工程实现的可能性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (2)

1.一种二维缩比快速恒虚警检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、对假定的雷达二维检测平面进行等比例分块，得到多个子块；

S2、计算雷达二维检测平面各个子块的点数均值；

S3、计算雷达二维检测平面的二维恒虚警检测门限；

S4、利用二维恒虚警检测门限对雷达二维检测平面的各个子块进行遍历筛选，得到点数均值大于门限的子块记为有目标子块；

S5、计算有目标子块的二维恒虚警检测门限；

S6、利用有目标子块的二维恒虚警检测门限对有目标子块进行遍历筛选，得到大于门限的点记为目标，并获得目标位置；

所述的步骤S1具体包含：

假定雷达二维检测平面的距离维长度为R，频率维长度为F，对该雷达二维检测平面进行等比例分块，得到n个大小为r×f的子块，其中，

β为缩比因子，R、F、r、f均不等于0；

所述的步骤S2具体包含：

将雷达二维检测平面的n个子块中各点数分别相加，得到N₁、N₂、...、N_n，并计算各个子块的点数均值，记为

其中k＝1，2，...，n；

所述的步骤S3具体包含：

将雷达二维检测平面的距离维等分为四部分，分别为a₁、a₂、a₃以及a₄；

将雷达二维检测平面的频率维等分为四部分，分别为b₁、b₂、b₃以及b₄；

将得到的16块沿距离维依次命名t₁、t₂、...、t₁₆，将t₁、t₄、t₁₃以及t₁₆四块内各点数相加分别得到T₁、T₄、T₁₃以及T₁₆；

比较T₁、T₄、T₁₃以及T₁₆各值的大小，将其中最大值记为T_max，并通过计算得到二维恒虚警检测门限T：

所述的步骤S4具体包含：

将各个子块的均值d_k分别与二维恒虚警检测门限T进行比较，若均值d_k大于检测门限T，则判断该子块为有目标子块，记为M_k，其中k＝1，2，...，n；

所述的步骤S5具体包含：

将各个有目标子块M_k的距离维等分为四部分，分别为c₁、c₂、c₃以及c₄；

将雷达二维检测平面的频率维等分为四部分，分别为h₁、h₂、h₃以及h₄；

将得到的16块沿距离维依次命名q₁、q₂、...、q₁₆，将q₁、q₄、q₁₃以及q₁₆四块内各点数相加分别得到Q₁、Q₄、Q₁₃以及Q₁₆；

比较Q₁、Q₄、Q₁₃以及Q₁₆各值的大小，将其中最大值记为Q_max，并通过计算得到二维恒虚警检测门限P_k：

2.如权利要求1所述的二维缩比快速恒虚警检测方法，其特征在于，所述的步骤S6具体包含：

根据二维恒虚警检测门限P_k，遍历有目标子块M_k中各个点m_k；

若有m_k(x，y)大于等于检测门限P_k，则判定该点为目标，并记录此时的目标位置(βx，βy)，其中1＜＝x＜＝r，1＜＝y＜＝f；

若有m_k(x，y)小于检测门限P_k，则判定该点不是目标。

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