一种自适应的恒虚警率目标检测方法

【专利摘要】本发明涉及一种自适应的恒虚警率目标检测方法，包括以下步骤：1)：将雷达接收到的数据传入匹配滤波器中；2)：将匹配滤波器输出的信号传入平方律检波器中进行处理；3)：最后将平方律检波器中输出的信号传入CFAR检测器进行处理，获得参考单元采样根据相应CFAR算法产生的杂波功率水平的估计值Z；4)：根据3)获得的获得参考单元采样根据相应CFAR算法产生的杂波功率水平的估计值Z，CFAR检测器输出最终判决，即检测单元内是否存在目标。该方法根据参考滑窗内采样值的统计均值和方差，将方差大于一定数值的采样值删除，用剩余的有效的采样值的均值代替该采样值，重新计算采样值的均值。

【专利说明】-种自适应的恒虚警率目标检测方法

【技术领域】

[0001] 本发明属于信号检测领域，具体涉及一种自适应的恒虚警率目标检测方法。

【背景技术】

[0002] 恒虚警率检测(CFAR)就是使用自适应阔值估计技术来对目标进行自动信号检 巧1|。其中检测口限是与局部环境噪声或杂波的平均功率有关。所W，为了设计一个良好的 CFAR接收机，背景噪声或杂波的统计信息就显得尤为重要。通常它们服从各种特定的分布， 如瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布或者k分布。

[0003] 在背景噪声服从均匀瑞利分布时，单元平均(CA-CFAR)算法具有最优的检测性 能。该时背景噪声采样需要满足一定的假设条件，即所有采样是独立同分布的。而实际的 工作条件要比上述假设条件要复杂的多，主要W下两种情况，使得检测环境不再满足独立 同分布；1)来自于干扰目标、脉冲式干扰等的异常值；2)当检测环境位于海陆交界处杂波 特性不再均匀。第一种情况下，强目标对弱目标会产生遮蔽效应，使得检测阔值高于实际 值，进而使得检测概率下降。第二种情况下，在杂波交界处即所谓的杂波边缘，当检测单元 位于弱功率区域时，会产生和第一种情况类似的检测概率下降的结果；当检测单元位于强 功率区域时，使得检测阔值小于实际值，会产生过高的虚警率，对杂波交界处会产生目标漏 检。此时，CA检测器检测性能将受到严重影响。

[0004] 为了解决上述问题，提高和改善CFAR算法在多目标和非均匀杂波情况下的检测 性能，学多学着做出了贡献，主要可W归为两类方法。一类是在传统的CA-CFAR基础上提出 了各种改进的均值类CFAR算法。该些方法主要集中在设计不同的方法来检测并删除掉参 考滑窗采样内的异常值。另外一批学者提出利用不同方法的优点并将它们组合起来，在某 些特定检测环境下可W获得较好的检测性能。或者借用一些方法确定检测背景的不均匀 性，再进行合适地CFAR处理。

[0005] 实际上，对于干扰目标来说，无论其数目还是分布都是具有随机性的。正如前面分 析所示，当干扰目标数目随机变化时，会使得背景噪声功率水平值偏离实际值，进而使得虚 警概率和检测概率发生偏离，无法实现恒虚警率检测，甚至影响检测结果的可靠性。就上述 分析可知，大多数方法在干扰目标个数随机变化时，其检测性能会下降。因此，就需要新的 CFAR检测算法，在适应背景分布和干扰目标数目随机变化的同时，也可在杂波边缘位置变 化时保持较好的检测性能。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种自适应的恒虚警率 目标检测方法，具有能够自动调节检测阔值的优点。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：包括W下步骤：

[0008] 步骤1):将雷达接收到的数据传入匹配滤波器中；

[0009] 步骤2);将匹配滤波器输出的信号传入平方律检波器中进行处理；

[0010] 步骤3);最后将平方律检波器中输出的信号传入CFAR检测器进行处理，获得参考 单元采样根据相应CFAR算法产生的杂波功率水平的估计值Z ;

[0011] 步骤4);根据步骤3)获得的获得参考单元采样根据相应CFAR算法产生的杂波功 率水平的估计值Z，CFAR检测器输出最终判决，即检测单元内是否存在目标。

[0012] 所述的步骤1)中，雷达接收到的数据类型为：由幅度、相位信息所组成的复数数 据。

[0013] 所述的步骤3)中信号传入CFAR检测器进行处理的具体步骤为：

[0014] 3-l)X。为接收到的检测单元信号，参考单元采样X 1到X 2。，参考滑窗被两等分，每 个子滑窗长度为n，分别称作前沿滑窗和后沿滑窗，后将参考单元信号被送入恒虚警处理器 中；

[0015] 3-2)计算参考滑窗内化个采样值的统计均值；和方差

【权利要求】

1. 一种自适应的恒虚警率目标检测方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1):将雷达接收到的数据传入匹配滤波器中； 步骤2):将匹配滤波器输出的信号传入平方律检波器中进行处理； 步骤3):最后将平方律检波器中输出的信号传入CFAR检测器进行处理，获得参考单元 采样根据相应CFAR算法产生的杂波功率水平的估计值Z; 步骤4):根据步骤3)获得的获得参考单元采样根据相应CFAR算法产生的杂波功率水 平的估计值Z，CFAR检测器输出最终判决，即检测单元内是否存在目标。

2. 根据权利要求1所述的一种自适应的恒虚警率目标检测方法，其特征在于：所述的 步骤1)中，雷达接收到的数据类型为：由幅度、相位信息所组成的复数数据。

3. 根据权利要求1所述的一种自适应的恒虚警率目标检测方法，其特征在于：所述的 步骤3)中信号传入CFAR检测器进行处理的具体步骤为： 3-1)Xtl为接收到的检测单元信号，参考单元采样X:到x2n，参考滑窗被两等分，每个子滑 窗长度为n，分别称作前沿滑窗和后沿滑窗，后将参考单元信号被送入恒虚警处理器中；

4. 根据权利要求1所述的一种自适应的恒虚警率目标检测方法，其特征在于：所述的 步骤4)部分中CFAR检测器输出最终判决的方法为：从步骤3)中获得参考单元采样根据相 应CFAR算法产生的杂波功率水平的估计值Z后，根据N-P判决准则，即可进行判决； 所述的N-P判决准则为指定一个虚警概率的容许值Pfd，使得检测概率达Pd到最大； 使用拉格朗日乘子法，引入一个乘子U，其中U彡O且构造一个目标函数： J=U(PfH3fd)+ (I-Pd) 其中Pf为虚警概率，Pfd为指定的虚警概率的容许值；上式经过化简可得如下等效判决 形式：

若XPTZ则氏假设成立，若X/TZ则Htl假设成立；其中，Hi表示有目标，H^表示没有目 标，T为指定虚警概率下的阈值因子；最后得到CFAR检测器输出的最终判决结果。

【文档编号】G01S7/292GK104502899SQ201410833908

【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月27日 优先权日:2014年12月27日

【发明者】刘盼芝, 巫春玲, 谷文萍, 惠萌, 黄鹤, 王会峰 申请人:长安大学