[发明专利]二维自适应雷达恒虚警检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及雷达的目标检测，具体的说是一种针对二维信号中存在干扰目标的雷达恒虚警检测方法，可用于目标跟踪。

背景技术

雷达信号处理的主要功能有检测、跟踪和成像。在雷达中，检测是指确定雷达测量值到底是目标回波，还是仅为干扰项。只有确定测量值是目标回波，才会进行下一步处理，如通过精确的距离、角度或多普勒测量对目标进行跟踪。

检测决策应用于雷达信号处理的各个阶段，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检测决策。例如，每个脉冲都对应一个距离单元，如果某一距离存在目标，则可根据回波采样数据和天线指向检测出目标距离和空间角度。但是距离单元采样数成百上千，脉冲重复频率也从几赫兹到数百赫兹不等，雷达每秒能得到成千上万个检测决策，所以目标判决比较困难。1993年Johnson和Dudgeon提出了较好的简明现代检测理论。

雷达接收的回波信号中不但包含有目标信号，也有各种噪声、杂波和干扰信号。采用固定的门限进行检测时，如果门限设高了，则虚警概率低，但可能会发生大量漏警，发现概率降低；而门限设低了，发现概率虽然增大，但噪声、杂波和干扰等会引起大量虚警。

早期的雷达，其主要功能是发现目标和测定目标的空间位置，所以信号处理功能相对简单，在噪声背景下检测目标回波是其主要任务。为提高雷达在噪声背景下发现目标的能力，信号积累和恒虚警CFAR检测技术得到了快速的发展。通过信号积累可以提高目标回波的信号噪声比SNR,提高雷达在噪声背景下对目标的发现能力。通过恒虚警的检测可以使雷达保持较高的发现目标能力的同时，使发生虚警的概率大为降低。

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。但即使采用了上述方法，检测器输入端还是会有噪声、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，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CFAR特性。设计雷达恒虚警检测器的关键是在虚警概率不变的条件下获取自适应门限的方法。

目前主要应用的恒虚警检测包括均值类恒虚警ML_CFAR检测和有序统计量类恒虚警OS_CFAR检测这两大类。

最早的ML类CFAR检测方法是单元平均CA方法，后来为改善非均匀杂波背景中的检测性能，又相继出现了单元平均选大GO，单元平均选小SO和加权单元平均WCA等同属于ML类的CFAR检测方法。这几种ML类CFAR检测器各有利弊：CA在均匀杂波背景中的检测性能最好，然而在非均匀杂波背景中性能严重下降；GO具有很好的抗边缘杂波能力和在均匀杂波背景中较好的检测性能，但是在多目标环境中的检测性能下降到了令人不能接受的地步；SO具有较好的抗击干扰目标的能力，但是它在均匀杂波背景中的检测性能和抗边缘杂波性能都很差；WCA在多目标环境中的检测性能比其它三个都好，在高信杂比时，干扰目标的强度变化对WCA影响很小，但其检测需要关于干扰目标的先验信息。

ML类CFAR检测方法是较早提出的，已经形成体系的一类CFAR检测方法，具有一定的代表性。近年来，又提出了一类很有代表性的CFAR检测方法，它们是建立在Rohling在1983年提出的有序统计量OS_CFAR检测方法基础上的一类基于有序统计量的CFAR检测方法。OS方法源于数字图形处理的排序处理技术，它在抗脉冲干扰方面作用显著。因此在多目标环境中，它相对于ML类CFAR检测方法具有较好的抗干扰目标的能力，同时在均匀杂波背景和杂波边缘环境中的性能下降也是适度的、可以接受的。

CA_CFAR在均匀杂波背景的环境下具有良好的检测性能，但在出现多个目标或多个强干扰时，检测性能会严重下降；OS_CFAR是一种基于有序统计量的CFAR检测方法，在包括有干扰目标的多目标环境下检测性能优于CA_CFAR，但在均匀杂波环境中检测性能不如CA_CFAR检测性能好。

发明内容

本发明的目的在于针对上述CA_CFAR和OS_CFAR这两种检测方法的不足，提出一种二维自适应雷达恒虚警检测方法，以实现当杂波背景中出现多个目标或者强干扰环境下，提高检测性能。