CN113376613A - 用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置及电子设备 - Google Patents

用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置及电子设备 Download PDF

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CN113376613A CN202110934166.0A CN202110934166A CN113376613A CN 113376613 A CN113376613 A CN 113376613A CN 202110934166 A CN202110934166 A CN 202110934166A CN 113376613 A CN113376613 A CN 113376613A
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Abstract

本发明提供一种用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置、电子设备及存储介质，属于雷达信号处理技术领域，所述方法包括：获取至少一个雷达帧的样本数据并生成对应的距离‑多普勒散射中心能量矩阵；针对每个雷达帧，基于其对应的距离‑多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并计算每个距离单元的目标噪声能量估计系数以及每个距离单元的目标检测门限系数，并计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。本发明可实现在非均匀杂波分布条件下的目标检测，并且能够达到理想的检测性能。

Description

用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置及电子设备。
背景技术
恒虚警检测（Constant False Alarm Rate, CFAR）技术是雷达系统在保持虚警概率恒定条件下对接收机输出的信号与噪声作判别以确定目标信号是否存在的技术。
在雷达大量安装使用过程中，面临复杂的应用场景，杂波或噪声能量的分布呈现多样化，经典的恒虚警检测算法（CFAR）仅适用于均匀或者部分非均匀杂波分布条件下的目标检测，在非均匀杂波条件下无法达到理想的检测性能。
发明内容
本发明提供一种用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中在非均匀杂波条件下无法达到理想的检测性能的问题。
本发明提供一种用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述方法包括：
获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵；
针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数；
针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数；
在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
根据本发明所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵的步骤包括：
将每个雷达帧的样本数据对应的每个距离单元的多普勒维的散射中心按照能量 由小到大进行排序，生成该雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
，表示为：
Figure 691815DEST_PATH_IMAGE001
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，M表示多普勒维傅立叶变换的点数，N表示距离维傅立叶变换的点数；
其中，第p个距离单元的散射中心能量排序后的向量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
表示为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
。
根据本发明所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤包括：
针对每个雷达帧，以每个距离单元对应的散射中心能量排序中的中值作为该距离单元的噪声能量估计的真值；
其中，设第p个距离单元的噪声能量估计的真值为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
，则
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
。
根据本发明所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
针对每个雷达帧，计算每个距离单元对应的散射中心能量的均值，其中，设第p个 距离单元的散射中心能量的均值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
。
根据本发明所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
针对每个雷达帧，设每个距离单元的噪声能量估计系数的初始值为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
，最大值 为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
，搜索步长为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
，则第p个距离单元的第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
次搜索的噪声能量估计系数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
；
以
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE015
为预设门限，设能量小于所述预设门限的散射中心为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
，其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
；
设第p个距离单元的的第
Figure 359687DEST_PATH_IMAGE013
次搜索的噪声能量估计值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE019
，则
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
;
针对每个距离单元搜索噪声估计系数使得对应的噪声能量估计值与真值之间的 差值最小，其中，设第p个距离单元的噪声能量估计系数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE021
，则
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
。
根据本发明所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
针对每个雷达帧，根据每个距离单元的噪声能量估计的真值计算该距离单元的检测门限系数；
其中，设第p个距离单元的多普勒维散射中心能量由小到大排序的预设位置的散 射中心能量作为第p个距离单元的噪声能量最大值的估计值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE023
，并且设第p个距离单元的 检测门限系数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
，则
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE025
；
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
表示固定比例系数。
根据本发明所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数的步骤包括：
若所述至少一个雷达帧仅包括一个雷达帧，则将基于所述一个雷达帧计算出的每个距离单元的噪声能量估计系数作为该距离单元对应的目标噪声能量估计系数，并且将基于所述一个雷达帧计算出的每个距离单元的检测门限系数作为该距离单元对应的目标检测门限系数；
若所述至少一个雷达帧包括多个雷达帧，则将不同雷达帧的同一距离单元的噪声能量估计系数的均值作为该距离单元对应的目标噪声能量估计系数，并且将不同雷达帧的同一距离单元的检测门限系数的均值作为该距离单元对应的目标检测门限系数。
根据本发明所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测的步骤包括：
针对每个雷达帧，计算每个距离单元对应的散射中心能量的均值，其中，设第p个 距离单元的散射中心能量的均值
Figure 296682DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure 160733DEST_PATH_IMAGE009
；
计算每个距离单元的噪声能量的估计值，其中，设第p个距离单元的目标噪声能量 估计系数为
Figure 240684DEST_PATH_IMAGE021
，并且能量小于
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE027
的散射中心为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 859884DEST_PATH_IMAGE018
，
则第p个距离单元的噪声能量的估计值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030
被表达为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE031
；
计算每个距离单元的参考检测门限值，其中，第p个距离单元的参考检测门限值为
Figure 985972DEST_PATH_IMAGE030
*
Figure 184872DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 57013DEST_PATH_IMAGE024
为第p个距离单元的目标检测门限系数。
本发明还提供一种用于雷达探测的恒虚警检测装置，包括：
矩阵生成模块，用于获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵；
第一计算模块，用于针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数；
第二计算模块，用于针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数；
恒虚警检测模块，用于在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法的步骤。
本发明提供的用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置、电子设备及存储介质，通过设置对应距离单元的噪声能量估计值和对应距离单元的检测门限系数的乘积作为参考检测门限值，并以所述参考检测门限值对多普勒维散射中心进行检测，实现在非均匀杂波分布条件下的目标检测，并且能够达到理想的检测性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的用于雷达探测的恒虚警检测方法的流程示意图；
图2是本发明提供的确定噪声能量估计的真值的流程示意图；
图3是本发明提供的计算噪声能量估计值的流程示意图；
图4是本发明提供的计算最佳噪声能量估计系数的流程示意图；
图5是本发明提供的计算检测门限系数的流程示意图；
图6是本发明提供的计算参考检测门限值的流程示意图；
图7（a）~图7（d）是本发明提供的应用示例的示意图；
图8是本发明提供的用于雷达探测的恒虚警检测装置的结构示意图；
图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
以下对本发明涉及的技术术语进行描述：
雷达目标的散射中心一般位于目标边缘、拐点及联接处，其反映目标精密的几何结构特征，在目标识别中具体有重要的作用和意义。
由于雷达工作的电磁环境越来越复杂，充斥着各种杂波、噪声及干扰，如何从回波中提取有效信息，准确、快速地检测到目标至关重要。雷达信号处理常用的方法有脉冲压缩、积累、动目标、旁瓣相消、数字波束形成、恒虚警检测等。
恒虚警（constant false-alarm，CFAR）是雷达信号处理的重要组成部分。雷达系统通常要求能够在比热噪声更为复杂和不确知的背景环境中检测目标的存在并保持给定的虚警概率，为此，必须采用自适应门限检测电路。保持信号检测时的虚警概率，使漏检概率达到最小，或使正确检测概率达到最大。恒虚警处理的基本过程是估计需要检测的单元中的噪声和干扰电平，并根据估计值设置阈值，然后与检测单元信号进行比较以确定是否存在目标。
本发明提供的用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中在非均匀杂波条件下无法达到理想的检测性能的问题。通过设置对应距离单元的噪声能量估计值和对应距离单元的检测门限系数的乘积作为参考检测门限值，并以所述参考检测门限值对多普勒维散射中心进行检测，实现在非均匀杂波分布条件下的目标检测，并且能够达到理想的检测性能。
下面结合图1-图9描述本发明的用于雷达探测的恒虚警检测方法、装置、电子设备及存储介质。
图1是本发明提供的用于雷达探测的恒虚警检测方法的流程示意图，如图1所示。一种用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述方法包括：
步骤101，获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵。
步骤102，针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数。
步骤103，针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数。
步骤104，在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
本发明所述用于雷达探测的恒虚警检测方法的核心是如何准确地估计出目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数（即步骤103），以下针对上述步骤101~104进行具体描述。
本发明所述用于雷达探测的恒虚警检测方法包括两部分：
第一部分是参考检测门限值的自学习模式（即对应上述步骤101~103）；
第二部分是参考检测门限值的实际检测模式（即对应上述步骤104）。
通常在雷达初次安装完毕后则进入第一部分所述的参考检测门限值的自学习模式，如下：
上述步骤101中，所述雷达信号的样本数据可通过测量获得，通过研究各种目标的多普勒维散射中心能量矩阵可得到目标的散射特性。
可选地，上述步骤101中，所述获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵的步骤包括：
将每个雷达帧的样本数据对应的每个距离单元的多普勒维的散射中心按照能量 由小到大进行排序，生成该雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵
Figure 315956DEST_PATH_IMAGE001
，表示为：
Figure 70286DEST_PATH_IMAGE001
=
Figure 624940DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，M表示多普勒维傅立叶变换的点数，N表示距离维傅立叶变换的点数。
图2是本发明提供的确定噪声能量估计的真值的流程示意图，如图2所示。上述步骤102中，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤包括：
步骤201，针对每个雷达帧，以每个距离单元对应的散射中心能量排序中的中值作为该距离单元的噪声能量估计的真值。
步骤202，设第p个距离单元噪声能量估计的真值为
Figure 413904DEST_PATH_IMAGE005
，其中
Figure 47011DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 288636DEST_PATH_IMAGE007
。
上述包含第p个距离单元的多普勒维散射中心能量矩阵
Figure 829339DEST_PATH_IMAGE001
表示为：
Figure 800706DEST_PATH_IMAGE001
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032
。
则第p个距离单元的散射中心能量排序后的向量
Figure 401452DEST_PATH_IMAGE003
表示为：
Figure 333636DEST_PATH_IMAGE004
。
需要说明的是，上述步骤201中可选择每个距离单元对应的多普勒维散射中心能 量矩阵
Figure 678029DEST_PATH_IMAGE001
的平均值或中值作为该距离单元的噪声能量估计的真值。但是采取中值的适应 性会更好些，因为在实际雷达系统中有可能会出现较大的野值（比如：同频异步干扰）。
图3是本发明提供的计算噪声能量的估计值的流程示意图，如图3所示。上述步骤102中，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
步骤301，针对每个雷达帧，计算每个距离单元对应的散射中心能量的均值，其中， 设第p个距离单元的散射中心能量的均值
Figure 176007DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure 275550DEST_PATH_IMAGE009
。
步骤302，针对每个雷达帧，设每个距离单元的噪声能量估计系数的初始值为
Figure 491767DEST_PATH_IMAGE010
，最大值为
Figure 374273DEST_PATH_IMAGE011
，搜索步长为
Figure 930019DEST_PATH_IMAGE012
，则第p个距离单元的第
Figure 138147DEST_PATH_IMAGE013
次搜索的噪声能量估计系数为
Figure 576081DEST_PATH_IMAGE014
。
步骤303，以
Figure 324594DEST_PATH_IMAGE015
为预设门限，设能量小于所述预设门限的散射中心为
Figure 62743DEST_PATH_IMAGE016
，其 中，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，
Figure 379455DEST_PATH_IMAGE018
。
步骤304，根据所述散射中心，计算每个距离单元的噪声能量的估计值，其中设第p 个距离单元的的第
Figure 570265DEST_PATH_IMAGE013
次搜索的噪声能量估计值
Figure 794573DEST_PATH_IMAGE019
，则
Figure 685431DEST_PATH_IMAGE020
。
图4是本发明提供的计算最佳噪声能量估计系数的流程示意图，如图4所示。上述步骤102中，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
步骤401，针对每个距离单元搜索噪声估计系数使得对应的噪声能量估计值与真值之间的差值最小。
步骤402，设第p个距离单元的噪声能量估计系数为
Figure 235361DEST_PATH_IMAGE021
，则
Figure 647888DEST_PATH_IMAGE022
。
图5是本发明提供的计算检测门限系数的流程示意图，如图5所示。上述步骤102中，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
步骤501，针对每个雷达帧，根据每个距离单元的噪声能量估计的真值计算该距离单元的检测门限系数。
步骤502，设第p个距离单元的多普勒维散射中心能量由小到大排序的预设位置的 散射中心能量作为第p个距离单元的噪声能量最大值的估计值
Figure 879149DEST_PATH_IMAGE023
，并且设第p个距离单元 的检测门限系数为
Figure 60731DEST_PATH_IMAGE024
，则
Figure 515983DEST_PATH_IMAGE025
；
其中，
Figure 743702DEST_PATH_IMAGE026
表示固定比例系数。
上述中，所述预设位置为约4/5的位置，比如多普勒维为512点时，可选取约4/5的位置即第410个散射中心。
上述中，所述
Figure 309813DEST_PATH_IMAGE026
根据实际经验值可选取
Figure DEST_PATH_IMAGE034
。
上述步骤103中，所述针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数的步骤包括：
若所述至少一个雷达帧仅包括一个雷达帧，则将基于所述一个雷达帧计算出的每个距离单元的噪声能量估计系数作为该距离单元对应的目标噪声能量估计系数，并且将基于所述一个雷达帧计算出的每个距离单元的检测门限系数作为该距离单元对应的目标检测门限系数；
若所述至少一个雷达帧包括多个雷达帧，则将不同雷达帧的同一距离单元的噪声能量估计系数的均值作为该距离单元对应的目标噪声能量估计系数，并且将不同雷达帧的同一距离单元的检测门限系数的均值作为该距离单元对应的目标检测门限系数。
当上述每个距离单元的噪声能量估计系数和检测门限系数计算完毕，并将每个距离单元的目标噪声能量估计系数和每个距离单元的目标检测门限系数进行存储，以便进入第二部分的实际检测模式时被调用。
经过以上步骤的参考检测门限值的自学习模式完成后，进入上述第二部分所述的参考检测门限值的实际检测模式，如下：
图6是本发明提供的计算参考检测门限值的流程示意图，如图6所示。上述步骤104中，所述在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测的步骤包括：
步骤601，针对每个雷达帧，计算每个距离单元对应的散射中心能量的均值，其中， 设第p个距离单元的散射中心能量的均值
Figure 80323DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure 440897DEST_PATH_IMAGE009
。
步骤602，计算每个距离单元的噪声能量的估计值，其中，设第p个距离单元的目标 噪声能量估计系数为
Figure 93595DEST_PATH_IMAGE021
，并且能量小于
Figure 791293DEST_PATH_IMAGE027
的散射中心为
Figure 681889DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 744522DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 353358DEST_PATH_IMAGE018
。
需要说明的是，该步骤中的第p个距离单元的噪声能量估计系数
Figure 730113DEST_PATH_IMAGE021
为上述第一部 分的自学习模式中的步骤401计算所得。
则第p个距离单元的噪声能量的估计值
Figure 6374DEST_PATH_IMAGE030
被表达为：
Figure 974330DEST_PATH_IMAGE031
。
由于经过上述第一部分的在自学习模式后，第二部分的实际检测模式是不需要搜 索的，所以第p个距离单元的噪声能量的估计值
Figure DEST_PATH_IMAGE035
的没有上标k。
步骤603，计算每个距离单元的参考检测门限值，其中，第p个距离单元的参考检测 门限值为
Figure 663937DEST_PATH_IMAGE030
*
Figure 375541DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 443991DEST_PATH_IMAGE024
为第p个距离单元的目标检测门限系数。
需要说明的是，该步骤中的第p个距离单元的目标检测门限系数
Figure 848428DEST_PATH_IMAGE024
为上述第一部 分的自学习模式中的步骤502计算所得。
综上所述，本发明所述用于雷达探测的恒虚警检测方法，能有效解决不同场景下检测门限值的调整问题，通过运用自学习的方法实现在非均匀杂波背景下的高效检测，具有较大的实用价值。
以下通过一应用示例对本发明所述用于雷达探测的恒虚警检测方法进行说明。
图7（a）~图7（d）是本发明提供的应用示例的示意图，如图图7（a）~图7（d）所示。
图7（a）表示单帧雷达距离-多普勒图像：距离512点，多普勒512点。图7（b）表示第241个距离单元对应的多普勒维散射中心图像及初始噪声能量估计系数对应的噪声能量初始估计值。图7（c）表示噪声能量估计系数第5次迭代后得到的噪声能量估计值，从图中可以看出，经过多次搜索之后，噪声能量的估计值已接近真值，即噪声能量估计的真值的线与噪声能量5次搜索后的估计值的线重合。图7（d）表示检测门限值（即本发明所述的参考检测门限值）。
下面对本发明提供的用于雷达探测的恒虚警检测装置进行描述，下文描述的用于雷达探测的恒虚警检测装置与上文描述的用于雷达探测的恒虚警检测方法可相互对应参照。
图8是本发明提供的用于雷达探测的恒虚警检测装置的结构示意图，如图8所示。一种用于雷达探测的恒虚警检测装置800，包括矩阵生成模块810、第一计算模块820、第二计算模块830、以及恒虚警检测模块840。其中，
矩阵生成模块810，用于获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵。
第一计算模块820，用于针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数。
第二计算模块830，用于针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数。
恒虚警检测模块840，用于在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
可选地，所述矩阵生成模块810，还用于：
将每个雷达帧的样本数据对应的每个距离单元的多普勒维的散射中心按照能量 由小到大进行排序，生成该雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵
Figure 431856DEST_PATH_IMAGE001
，表示为：
Figure 510932DEST_PATH_IMAGE001
=
Figure 761785DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，M表示多普勒维傅立叶变换的点数，N表示距离维傅立叶变换的点数；
其中，第p个距离单元的散射中心能量排序后的向量
Figure 71544DEST_PATH_IMAGE003
表示为：
Figure 345530DEST_PATH_IMAGE004
。
可选地，所述第一计算模块820，还用于：
针对每个雷达帧，以每个距离单元对应的散射中心能量排序中的中值作为该距离单元的噪声能量估计的真值；
其中，设第p个距离单元的噪声能量估计的真值为
Figure 398937DEST_PATH_IMAGE005
，则
Figure 504296DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 312852DEST_PATH_IMAGE007
。
可选地，所述第一计算模块820，还用于：
针对每个雷达帧，计算每个距离单元对应的散射中心能量的均值，其中，设第p个 距离单元的散射中心能量的均值
Figure 605293DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure 727970DEST_PATH_IMAGE009
。
可选地，所述第一计算模块820，还用于：
针对每个雷达帧，设每个距离单元的噪声能量估计系数的初始值为
Figure 625519DEST_PATH_IMAGE010
，最大值 为
Figure 277080DEST_PATH_IMAGE011
，搜索步长为
Figure 587976DEST_PATH_IMAGE012
，则第p个距离单元的第
Figure 311081DEST_PATH_IMAGE013
次搜索的噪声能量估计系数为
Figure 859874DEST_PATH_IMAGE014
；
以
Figure 213495DEST_PATH_IMAGE015
为预设门限，设能量小于所述预设门限的散射中心为
Figure 480528DEST_PATH_IMAGE016
，其中，
Figure 882691DEST_PATH_IMAGE033
，
Figure 551570DEST_PATH_IMAGE018
；
设第p个距离单元的的第
Figure DEST_PATH_IMAGE036
次搜索的噪声能量估计值
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，则
Figure 403988DEST_PATH_IMAGE020
;
针对每个距离单元搜索噪声估计系数使得对应的噪声能量估计值与真值之间的 差值最小，其中，设第p个距离单元的噪声能量估计系数为
Figure 158317DEST_PATH_IMAGE021
，则
Figure 98592DEST_PATH_IMAGE022
。
可选地，所述第一计算模块820，还用于：
针对每个雷达帧，根据每个距离单元的噪声能量估计的真值计算该距离单元的检测门限系数；
其中，设第p个距离单元的多普勒维散射中心能量由小到大排序的预设位置的散 射中心能量作为第p个距离单元的噪声能量最大值的估计值
Figure 887556DEST_PATH_IMAGE023
，并且设第p个距离单元的 检测门限系数为
Figure 317400DEST_PATH_IMAGE024
，则
Figure 122808DEST_PATH_IMAGE025
；
其中，
Figure 663510DEST_PATH_IMAGE026
表示固定比例系数。
可选地，所述第二计算模块830，还用于：
若所述至少一个雷达帧仅包括一个雷达帧，则将基于所述一个雷达帧计算出的每个距离单元的噪声能量估计系数作为该距离单元对应的目标噪声能量估计系数，并且将基于所述一个雷达帧计算出的每个距离单元的检测门限系数作为该距离单元对应的目标检测门限系数；
若所述至少一个雷达帧包括多个雷达帧，则将不同雷达帧的同一距离单元的噪声能量估计系数的均值作为该距离单元对应的目标噪声能量估计系数，并且将不同雷达帧的同一距离单元的检测门限系数的均值作为该距离单元对应的目标检测门限系数。
可选地，所述恒虚警检测模块840，还用于：
针对每个雷达帧，计算每个距离单元对应的散射中心能量的均值，其中，设第p个 距离单元的散射中心能量的均值
Figure 572560DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure 110989DEST_PATH_IMAGE009
；
计算每个距离单元的噪声能量的估计值，其中，设第p个距离单元的目标噪声能量 估计系数为
Figure 839911DEST_PATH_IMAGE021
，并且能量小于
Figure 184304DEST_PATH_IMAGE027
的散射中心为
Figure 10178DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 516246DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 998043DEST_PATH_IMAGE018
，
则第p个距离单元的噪声能量的估计值
Figure 83810DEST_PATH_IMAGE030
被表达为：
Figure 436294DEST_PATH_IMAGE031
；
计算每个距离单元的参考检测门限值，其中，第p个距离单元的参考检测门限值为
Figure 644422DEST_PATH_IMAGE030
*
Figure 410252DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 830869DEST_PATH_IMAGE024
为第p个距离单元的目标检测门限系数。
图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行所述用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述方法包括：
获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵；
针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数；
针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数；
在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的所述用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述方法包括：
获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵；
针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数；
针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数；
在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的所述用于雷达探测的恒虚警检测方法，所述方法包括：
获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵；
针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数；
针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数；
在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种用于雷达探测的恒虚警检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵；
针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数；
针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数；
在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
2.根据权利要求1所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，其特征在于，所述获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵的步骤包括：
将每个雷达帧的样本数据对应的每个距离单元的多普勒维的散射中心按照能量由小 到大进行排序，生成该雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，表示为：
Figure 687961DEST_PATH_IMAGE001
=
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，M表示多普勒维傅立叶变换的点数，N表示距离维傅立叶变换的点数；
其中，第p个距离单元的散射中心能量排序后的向量
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
3.根据权利要求2所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，其特征在于，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤包括：
针对每个雷达帧，以每个距离单元对应的散射中心能量排序中的中值作为该距离单元的噪声能量估计的真值；
其中，设第p个距离单元的噪声能量估计的真值为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
。
4.根据权利要求3所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，其特征在于，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
针对每个雷达帧，计算每个距离单元对应的散射中心能量的均值，其中，设第p个距离 单元的散射中心能量的均值
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE009
。
5.根据权利要求4所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，其特征在于，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
针对每个雷达帧，设每个距离单元的噪声能量估计系数的初始值为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，最大值为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，搜索步长为
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，则第p个距离单元的第
Figure DEST_PATH_IMAGE013
次搜索的噪声能量估计系数为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
；
以
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为预设门限，设能量小于所述预设门限的散射中心为
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
；
设第p个距离单元的的第
Figure 693088DEST_PATH_IMAGE013
次搜索的噪声能量估计值
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE020
;
针对每个距离单元搜索噪声估计系数使得对应的噪声能量估计值与真值之间的差值 最小，其中，设第p个距离单元的噪声能量估计系数为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE022
。
6.根据权利要求5所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，其特征在于，所述针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数的步骤还包括：
针对每个雷达帧，根据每个距离单元的噪声能量估计的真值计算该距离单元的检测门限系数；
其中，设第p个距离单元的多普勒维散射中心能量由小到大排序的预设位置的散射中 心能量作为第p个距离单元的噪声能量最大值的估计值
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，并且设第p个距离单元的检测 门限系数为
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE025
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
表示固定比例系数。
7.根据权利要求6所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，其特征在于，所述针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数的步骤包括：
若所述至少一个雷达帧仅包括一个雷达帧，则将基于所述一个雷达帧计算出的每个距离单元的噪声能量估计系数作为该距离单元对应的目标噪声能量估计系数，并且将基于所述一个雷达帧计算出的每个距离单元的检测门限系数作为该距离单元对应的目标检测门限系数；
若所述至少一个雷达帧包括多个雷达帧，则将不同雷达帧的同一距离单元的噪声能量估计系数的均值作为该距离单元对应的目标噪声能量估计系数，并且将不同雷达帧的同一距离单元的检测门限系数的均值作为该距离单元对应的目标检测门限系数。
8.根据权利要求7所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法，其特征在于，所述在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测的步骤包括：
针对每个雷达帧，计算每个距离单元对应的散射中心能量的均值，其中，设第p个距离 单元的散射中心能量的均值
Figure 274111DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure 763998DEST_PATH_IMAGE009
；
计算每个距离单元的噪声能量的估计值，其中，设第p个距离单元的目标噪声能量估计 系数为
Figure 294336DEST_PATH_IMAGE021
，并且能量小于
Figure DEST_PATH_IMAGE027
的散射中心为
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 939207DEST_PATH_IMAGE018
，
则第p个距离单元的噪声能量的估计值
Figure DEST_PATH_IMAGE030
被表达为：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
；
计算每个距离单元的参考检测门限值，其中，第p个距离单元的参考检测门限值为
Figure 820575DEST_PATH_IMAGE030
*
Figure DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 910891DEST_PATH_IMAGE032
为第p个距离单元的目标检测门限系数。
9.一种用于雷达探测的恒虚警检测装置，其特征在于，包括：
矩阵生成模块，用于获取至少一个雷达帧的样本数据，并基于所述样本数据生成每个雷达帧对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵；
第一计算模块，用于针对每个雷达帧，基于其对应的距离-多普勒散射中心能量矩阵，确定每个距离单元的噪声能量估计的真值，并根据所述每个距离单元的噪声能量估计的真值，计算每个距离单元的噪声能量估计系数以及每个距离单元的检测门限系数；
第二计算模块，用于针对每个距离单元，基于所有计算出的该距离单元的噪声能量估计系数以及检测门限系数确定该距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数；
恒虚警检测模块，用于在雷达对目标物体进行探测的过程中，基于雷达探测数据以及每个距离单元对应的目标噪声能量估计系数和目标检测门限系数，计算每个距离单元的参考检测门限值，并基于每个距离单元的参考检测门限值对所述雷达探测数据的多普勒维散射中心进行恒虚警检测。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8中任一项所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法的步骤。
11.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的用于雷达探测的恒虚警检测方法的步骤。
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