CN111157954B - 地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法 - Google Patents

地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法，假设波束扫描范围内有N个波束指向，将目标检测距离范围划分为M个距离段，每个距离段内的目标检测使用相同的门限系数；根据设定的虚警概率确定每个波位、不同距离段的初始恒虚警门限系数、噪声门限系数并存储；利用预存的门限系数采用CFAR恒虚警检测算法对所有波位进行目标检测，根据检测出的目标信噪比、目标属性、目标距离更新相应波位、距离段的恒虚警门限系数或噪声门限系数，直至所有波位、所有距离段的门限系数更新完毕。本发明通过将门限系数调整与目标属性相适应，提高了地面雷达强杂波下的检测性能、目标跟踪的稳定性和可靠性。

Description

地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法
技术领域
本发明属于地面活动目标侦察雷达数字信号处理领域，具体涉及一种地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法。
背景技术
地面雷达的目标回波中含有较强的地物杂波，对雷达的信号处理系统提出了更高的要求，根据地物回波和地面目标的特性，自适应调整检测单元的门限系数，可有效降低地杂波对目标检测的影响，对提高地面侦察雷达的目标检测性能具有重要意义。
目标检测方法是雷达信号处理的核心技术；恒虚警检测是现代雷达系统中常用的检测方法，恒虚警检测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，在雷达目标自动检测中占有不可或缺的地位。其中虚警概率是因为噪声总是客观存在的，当噪声信号的幅度超过检测门限时，雷达就会被误认为发现目标，这种错误称为“虚警”，它的发生概率称为虚警概率。在实际应用场景中，干扰目标同样会降低雷达目标检测性能，尤其当目标处于较为复杂的地面环境时，采用固有的检测门限系数很容易检测出强地物之类的干扰目标，增加了雷达操作人员对敌我目标识别的难度，对后续的目标跟踪模块提出了较高的性能要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法，以提高地面雷达强杂波环境下的目标检测性能和目标跟踪性能。
实现本发明目的的技术方案为：一种地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法，包括：
假设波束扫描范围内有N个波束指向，将目标检测距离范围划分为M个距离段，每个距离段内的目标检测使用相同的门限系数；
根据设定的虚警概率确定每个波位、不同距离段的初始恒虚警门限系数、噪声门限系数并存储；
利用预存的门限系数采用CFAR恒虚警检测算法对所有波位进行目标检测，得到目标信噪比、目标距离；利用目标识别方法对检测出的所有目标进行目标识别，确定活动目标的目标属性；根据检测出的目标信噪比、目标属性、目标距离更新相应波位、距离段的恒虚警门限系数或噪声门限系数，直至所有波位、所有距离段的门限系数更新完毕；
若雷达工作过程中扫描范围不变，用存储的门限系数检测目标，若扫描范围变化，重新测量每个波束指向、不同距离段的门限系数。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：本发明提供的自适应检测门限系数调整方法是基于恒虚警的检测门限系数进行调整的，对检测到目标的邻近距离范围内门限系数进行修改，提高检测门限，能够更好的适应复杂地物环境下杂波的干扰，提高对真实目标的检测概率，减小杂波导致的虚警概率；通过将门限系数调整与目标属性相适应，提高了地面雷达强杂波下的检测性能、目标跟踪的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是地面雷达目标检测门限系数自适应调整系统组成框图。
图2是本发明方法的实施例流程图。
具体实施方式
为了解决现有恒虚警门限系数在地面雷达复杂地物回波情况下对杂波敏感的问题，本发明提出一种自适应调整目标检测门限系数的方法，该方法包括：
假设波束扫描范围内有N个波束指向，将目标检测距离范围划分为M个距离段，每个距离段内的目标检测使用相同的门限系数；
根据设定的虚警概率确定每个波位、不同距离段的初始恒虚警门限系数、噪声门限系数并存储；
利用预存的门限系数采用CFAR恒虚警检测算法对所有波位进行目标检测，得到目标信噪比、目标距离；利用目标识别方法对检测出的所有目标进行目标识别，确定活动目标的目标属性；根据检测出的目标信噪比、目标属性、目标距离更新相应波位、距离段的恒虚警门限系数或噪声门限系数，直至所有波位、所有距离段的门限系数更新完毕；
若雷达工作过程中扫描范围不变，用存储的门限系数检测目标，若扫描范围变化，重新测量每个波束指向、不同距离段的门限系数。
进一步的，确定扫描状态下波位个数N，将可检测距离单元数gateNum按照每5个为一组方式，划分出M个距离段
M＝向上取整[gateNum/5]
进一步的，根据设定的虚警概率确定每个波位、不同距离段的初始恒虚警门限系数、噪声门限系数并存储，具体为：
目标可检测的最大多普勒号为Tmax，设置人、车多普勒号临界值T，设定人的多普勒检测区间为[1,T]和[Tmax-T+1,Tmax]，相应的检测门限系数为恒虚警门限系数KL；车的多普勒检测区间为(T,Tmax-T+1)，相应的检测门限系数为噪声门限系数KH；
根据虚警概率Pfa设定不同波位各个距离段的初始恒虚警门限系数KL[N][M]，初始噪声门限系数KH[N][M]。
进一步的，目标属性包括人、车、未识别。
进一步的，根据检测出的目标信噪比、目标属性、目标距离更新相应波位、距离段的恒虚警门限系数或噪声门限系数，具体为：
如果目标属性为人，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KL[n][m]
KL[n][m]＝Amp/Noise
如果目标属性为车，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KH[n][m]
KH[n][m]＝Amp/Noise
如果目标属性为未识别，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KL[n][m]和KH[n][m]
KL[n][m]＝r*(Amp/Noise)
KH[n][m]＝r*(Amp/Noise)
其中r为更新系数。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例
一种自适应调整目标检测门限系数的方法，假设波束扫描范围内有多个波束指向(波位)，对当前波束指向得到的雷达回波信号，首先进行傅里叶变换得到距离-多普勒频域信号，然后将目标检测距离范围划分为多个距离段，确定不同距离段的初始恒虚警门限系数、噪声门限系数并存储，接着选择CFAR恒虚警检测算法对当前波位进行目标检测，根据检测出的目标信噪比、目标属性、目标距离更新该波位下目标所在距离段的恒虚警门限系数或噪声门限系数，至此，当前波位检测门限系数更新完毕，接收下一波位的雷达回波数据，重复上述更新步骤，直至所有波位的门限系数更新完毕。雷达进入正常工作模式后，对当前扫描范围的目标进行恒虚警检测时，采用实时测量、更新过的检测门限系数。若雷达工作过程中扫描范围不变，沿用存储的门限系数检测目标，若扫描范围变化，重新测量每个波束指向、不同距离段的门限系数。
结合图1，该图是本发明在雷达系统中模块结构图。首先，初始化检测门限系数，利用雷达回波的FFT结果进行恒虚警检测，然后将检测出的活动目标按照距离门从小到大进行排序。再将检测出的目标送给雷达目标识别模块，添加各个目标的目标属性，根据目标属性更新对应距离门的检测门限系数，并将目标送至终端显示。
结合图2，该图是本发明地面雷达目标门限系数自适应调整方法具体实施的流程图，方法包括：
步骤1，确定扫描状态下波位个数N，将可检测距离单元数gateNum按照每5个为一组方式，划分出M个距离段
M＝向上取整[gateNum/5] (1)
步骤2，目标可检测的最大多普勒号为Tmax，设置人、车多普勒号临界值T，设定人的多普勒检测区间为[1,T]和[Tmax-T+1,Tmax]，相应的检测门限系数为恒虚警门限系数KL；车的多普勒检测区间为(T,Tmax-T+1)，相应的检测门限系数为噪声门限系数KH；
步骤3，根据虚警概率Pfa设定不同波位各个距离段的初始恒虚警门限系数KL[N][M]，初始噪声门限系数KH[N][M]；
步骤4，针对雷达此时波位n，对每一个距离段m，利用相应的KL[n][m]和KH[n][m]进行恒虚警目标检测；
步骤5，利用目标识别方法对检测出的所有目标进行目标识别，确定活动目标的目标属性种类：人、车与未识别；
步骤6，如果目标属性为人，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KL[n][m]
KL[n][m]＝Amp/Noise (2)
否则跳转至步骤7；
步骤7，如果目标属性为车，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KH[n][m]
KH[n][m]＝Amp/Noise (3)
否则跳转至步骤8；
步骤8，如果目标属性为未识别，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KL[n][m]和KH[n][m]
KL[n][m]＝r*(Amp/Noise) (4)
KH[n][m]＝r*(Amp/Noise) (5)
其中r为更新系数，根据经验选取合适的值；
步骤9，判断所有波位、所有距离段的门限系数是否更新完毕，若是则跳转至步骤10，否则跳转至步骤4；
步骤10，雷达进入正常工作状态，若雷达扫描范围发生改变，则跳转至步骤3，否则跳转至步骤4。
本发明基于检测出的雷达目标属性自适应调整检测门限系数，一定程度上剔除了地面固定杂波和干扰的影响，为后期地面雷达跟踪模块提供了较好的预处理数据。

Claims (5)

1.一种地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法，其特征在于，包括：
假设波束扫描范围内有N个波束指向，将目标检测距离范围划分为M个距离段，每个距离段内的目标检测使用相同的门限系数；
根据设定的虚警概率确定每个波位、不同距离段的初始恒虚警门限系数、噪声门限系数并存储；
利用预存的门限系数采用CFAR恒虚警检测算法对所有波位进行目标检测，得到目标信噪比、目标距离；利用目标识别方法对检测出的所有目标进行目标识别，确定活动目标的目标属性；根据检测出的目标信噪比、目标属性、目标距离更新相应波位、距离段的恒虚警门限系数和/或噪声门限系数，直至所有波位、所有距离段的门限系数更新完毕；
若雷达工作过程中扫描范围不变，用存储的门限系数检测目标，若扫描范围变化，重新测量每个波束指向、不同距离段的门限系数。
2.根据权利要求1所述的地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法，其特征在于，确定扫描状态下波位个数N，将可检测距离单元数gateNum按照每5个为一组方式，划分出M个距离段
M＝向上取整[gateNum/5]。
3.根据权利要求1所述的地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法，其特征在于，根据设定的虚警概率确定每个波位、不同距离段的初始恒虚警门限系数、噪声门限系数并存储，具体为：
目标可检测的最大多普勒号为Tmax，设置人、车多普勒号临界值T，设定人的多普勒检测区间为[1,T]和[Tmax-T+1,Tmax]，相应的检测门限系数为恒虚警门限系数KL；车的多普勒检测区间为(T,Tmax-T+1)，相应的检测门限系数为噪声门限系数KH；
根据虚警概率Pfa设定不同波位各个距离段的初始恒虚警门限系数KL[N][M]，初始噪声门限系数KH[N][M]。
4.根据权利要求1所述的地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法，其特征在于，目标属性包括人、车、未识别。
5.根据权利要求4所述的地面雷达目标检测门限系数自适应调整方法，其特征在于，根据检测出的目标信噪比、目标属性、目标距离更新相应波位、距离段的恒虚警门限系数或噪声门限系数，具体为：
如果目标属性为人，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KL[n][m]：
KL[n][m]＝Amp/Noise
如果目标属性为车，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KH[n][m]：
KH[n][m]＝Amp/Noise
如果目标属性为未识别，根据目标强度Amp与噪声基底Noise，更新目标所在波位n，距离段m相应的KL[n][m]和KH[n][m]：
KL[n][m]＝r*(Amp/Noise)
KH[n][m]＝r*(Amp/Noise)
其中r为更新系数。
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