[发明专利]一种用于激光大气系统的自适应恒虚警检测方法

说明书

本发明公开了一种用于激光大气系统的自适应恒虚警检测方法，包括S1、获取激光大气系统的频谱数据，并对频谱数据进行平滑滤波；S2、确定保护单元和参考单元个数；S3、根据检测单元和保护单元，计算检测单元的变化指数；S4、将变化指数与阈值进行比较，并根据比较结果进行恒虚警检测算法选择，以计算每个检测单元的检测门限；S5、当检测单元数值大于所述检测门限时，确定为空速信号并输出。本发明采用二次函数自适应调整保护单元与参考单元来改变检测阈值的算法，解决了激光大气系统在复杂干扰信号下有效探测空速信号的问题，可有效提高微弱空速信号的检测概率，具有较好的实用性。

技术领域

本发明属于激光雷达数据处理的技术领域，具体涉及一种用于激光大气系统的自适应恒虚警检测方法。

背景技术

激光大气系统利用多普勒效应和大气米散射效应进行空速参数的探测，系统的速度探测性能会受到大气成分、大气运动、激光的多路径传输过程及激光器的相对强度噪声和相位噪声等影响，影响系统高精度探测的主要因素包括：硬靶干扰、大气环境特性干扰及系统自身光电特性干扰等。传统目标检测的主要手段是通过人工判断或者设置固定检测阈值，但不同的干扰源具有不同的信号特性，固定检测阈值存在局限，需要针对不同的干扰源设计合适的检测阈值提高系统对于目标信号的有效探测率。

恒虚警算法能根据环境噪声、干扰信号来调整检测阈值大小，各类恒虚警检测算法有各自的适用范围，如单元平均恒虚警（CA-CFAR）算法通过检测单元附近的参考单元的均值来估计干扰信号能量，从而调整检测阈值，在均匀杂波背景下具有较好的检测性能；单元平均取大恒虚警（GO-CFAR）算法取检测应用于杂散波较多的环境中，可以降低杂散信号的误检率；单元平均取小恒虚警（SO-CFAR）算法应用在多目标环境中，能降低有效信号的漏检率；有序统计类恒虚警算法在多目标环境中具有更好的检测性能；有变化指数的恒虚警算法能根据环境噪声不同从而选择不同的CFAR算法。在实际应用中，要针对复杂的背景环境，结合不同种类的恒虚警算法以提高系统整体的检测性能。

激光大气系统有着复杂的应用环境，又受到自身光电特性干扰，且激光大气系统探测到的空速信号信噪比较低，如果使用固定检测阈值或者单一的恒虚警算法，极易对干扰信号造成误检。目前各类型的恒虚警算法应用于激光大气系统中均存在不足，比如单元平均恒虚警算法易将能量较大的激光器强度噪声误检为有效信号，单元平均取大恒虚警算法会对能量较大的干扰信号附近的微弱信号造成漏检。综上，单一恒虚警检测算法易受激光大气系统干扰信号的影响，无法有效检测空速信号。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种用于激光大气系统的自适应恒虚警检测方法，以解决单一恒虚警检测算法易受激光大气系统干扰信号的影响，无法有效检测空速信号的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于激光大气系统的自适应恒虚警检测方法，其包括以下步骤：

S1、获取激光大气系统的频谱数据，并对频谱数据进行平滑滤波；

S2、确定保护单元和参考单元个数；

S3、根据检测单元和保护单元，计算检测单元的变化指数；

S4、将变化指数与阈值进行比较，并根据比较结果进行恒虚警检测算法选择，以计算每个检测单元的检测门限；

S5、当检测单元数值大于所述检测门限时，确定为空速信号并输出。

进一步地，步骤S1具体包括：

获取激光大气系统的频谱数据，采用汉明窗函数对频谱数据进行平滑滤波，其窗口长度为激光大气系统输出频谱数据总的单元个数除以100后取整。

进一步地，步骤S2包括：

S2.1、确定保护单元个数为两个；