一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法技术

公开了一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法，包括如下步骤：步骤1：将差频信号进行快时域的快速傅里叶变换；步骤2：将步骤1的结果进行固定杂波对消MTI处理；步骤3：进行慢时域快速傅里叶变换，形成距离‑速度二维信号频谱，对信号频谱求模处理，得到被检测单元模值M(k,l)，k＝距离门号，l＝滤波器号；步骤4：计算被检测单元M(k,l)的二维滑窗背景值Y(k,l)；步骤5：根据最大探测距离，将距离向分成n段，判断待检测距离门号属于哪个距离段，选用该距离段的固定门限K

A low altitude slow small target detection method based on segmented threshold

A low altitude, slow and small target detection method based on segmented threshold is disclosed, which includes the following steps: Step 1: Fast Fourier transform in fast time domain for the difference frequency signal; step 2: fixed clutter cancellation MTI processing for the result of step 1; step 3: Fast Fourier transform in slow time domain to form a distance \u2011 speed two-dimensional signal spectrum, and modulus processing for the signal spectrum To the module value m (k, l), k = distance gate number, l = filter number of the detected unit; step 4: calculate the two-dimensional sliding window background value Y (k, l) of the detected unit m (k, l); step 5: divide the distance direction into n segments according to the maximum detection distance, determine which distance segment the distance gate number to be detected belongs to, and select the fixed threshold K of the distance segment

【技术实现步骤摘要】
一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法
本专利技术属于调频连续波雷达探测领域，涉及一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法。
技术介绍
连续波雷达是连续发射电磁波的雷达发射信号是非调制的、多频率的或频率经过调制的。非调制(单一频率)连续波雷达通过测量运动物体的多普勒频移来计算物体的运动速度，能对相当距离范围内的具有任何速度的目标进行测速。非调制连续波雷达对目标只能测忠不能测距。不过可行适当的调制载波来同时得到目标的距离和速度信息，即适当调制信号的频率和相佐并经过对回波的数字信号处理来获得距离和速度信息。调制连续波雷达都能测距，多频连续波雷达还可W区分出活动目惊和静止目标。调频连续波雷达能测量活动目标的距离和速度信息。连续波雷达主要用于测高、近炸引信、多普勒导航、目标搜索跟踪和识别、交通管制、战场监视、导弹制导等方面。连续波体制霄达发射功率在一段时间内分配比较平均，功率不随时间明显变化。连续波雷达的发射频谱窄，电路简单；峰值功率小，更容易和简单的固态发射机兼容。由于连续波雷达不停的发射和接收电磁波，除了几乎无距离盲区的优点，同时也带来了发射电磁波直接泄漏到接收端造成的干扰和发射机本振信号直接泄漏到接收化的低噪声放大器或放大链路上的这些缺陷，会造成有源器件提前饱和，混频损耗增大，放大器增益降低。传统调频连续波采用多周期锯齿波进行目标检测的算法流程，通过对回波差频信号做快时域的FFT、固定杂波对消MTI和慢时域的FFT形成的差频-多普勒维矩阵进行二维CFAR处理，求解目标的距离和速度；一般二维CFAR处理使用单元平均恒虚警检测方法(CA-CFAR)，滑窗滤波器由检测单元、保护单元和参考单元组成，检测单元和保护单元的权值系数设置为0，参考单元的权值系数设置为1，将二维矩阵按照固定的滑窗长度在两个维度上进行滑窗求背景值，作为检测单元邻近噪声功率的估计值；检测单元与一个固定噪声系数值以及噪声功率乘上一个由虚警概率和噪声统计特性确定的门限系数后通过比较器比较，判定当前检测单元是否为目标。此方法实现简单，运算量小，适用于均匀噪声背景下的目标检测；若差频信号在快时域(距离向)各段底噪由于旁瓣原因呈现非均匀状态，速度维由于固定杂波展宽及低速干扰群目标的影响，在低频段噪声抬高，从而导致错检或者漏检慢速小目标。实际应用中，慢速目标常常出现，作为入侵躲避雷达系统探测的方式，所以普通的单元平均恒虚警检测方法，无法满足系统对慢速小目标的探测需要。
技术实现思路
为了提升低空慢速小目标雷达目标检测效果，本专利技术提出一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法。该方法在二维CFAR处理的过程中，根据距离分段设置固定门限，解决近距旁瓣噪声抬高，而固定门限设置过低，导致虚警率上升，远距离固定门限设置过高导致信噪比损失的问题；在速度维分段采用不同的滑窗长度来求解浮动门限，从而避免固定杂波及低速群目标的影响，提高对慢速小目标的检测成功率；另外此方法使用优化设计的DSP矢量运算函数，提高了运算效率，满足雷达实时处理的要求。具体地，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法，包括如下步骤：步骤1：将差频信号进行快时域的快速傅里叶变换；步骤2：将步骤1的结果进行固定杂波对消MTI处理；步骤3：进行慢时域快速傅里叶变换，形成距离-速度二维信号频谱，对信号频谱求模处理，得到被检测单元模值M(k,l)，k＝距离门号，l＝滤波器号；步骤4：计算被检测单元M(k,l)的二维滑窗背景值Y(k,l)；步骤5：根据最大探测距离，将距离向分成n段，判断待检测距离门号属于哪个距离段，选用该距离段的固定门限Kb；步骤6：判断如果M(k,l)>Ka×Y(k,l)并且M(k,l)>Kb则判定检测单元M(k,l)的信号幅度过门限，存在目标，否则不存在目标，其中Ka为浮动门限。根据一个实施例，计算所述滑窗背景值Y(k,l)包括针对不同的目标移动速度设置不同的滑窗长度。根据一个实施例，所述滑窗包括左半滑窗、右半滑窗以及左右全窗滑动。根据一个实施例，所述滑窗背景值被计算如下：其中：Y(k,l)为被检测单元M(k,l)的滑窗背景值，Rwidth＝2*(距离参考单元+距离保护单元)，Fwidth＝2*(频率参考单元+频率保护单元)，Rwb＝2*距离保护单元，Fwb＝2*频率保护单元，a,b和c为正整数。根据一个实施例，在所述滑动窗中，距离参考单元的数值被设置为1，距离保护单元的值被设置为0，频率参考单元的值被设置为1，并且频率保护单元的值被设置为0。根据一个实施例，所述左半滑窗和右半滑窗仅在所述滑窗的一侧包含参考单元，并且所述左右全窗滑动在其两侧包含参考单元。根据一个实施例，所述参考单元的值被设置为1。根据一个实施例，所述固定门限Kb根据待检测距离门号不同，并且所述固定门限Kb与系统的信噪比相关。根据本专利技术的方法通过对差频信号做快时域和慢时域FFT处理，并求模处理，形成的二维信号谱，在频率向滑窗处理时，根据不同的速度范围采用不同的滑窗长度，有效地避免了固定杂波展宽对低速合作目标检测的干扰；在对检测单元的判定过程中，根据检测单元所在距离门号，选择对应的固定门限，有效解决了近距固定门限设置过低，导致虚警率上升，远距离固定门限设置过高，损失信噪比，导致最大探测距离不够的问题；另外，本专利技术提出的检测方法中，滑窗处理、向量间的相乘和比较判决等都使用优化设计的向量运算函数，算法运算效率高，满足雷达数据实时处理的要求。参考附图，根据以下对示例性实施例的描述，本专利技术的其他特征将变得清楚。附图说明图1是多周期锯齿波形示意图；图2是距离向滑窗求和示意图；图3是频率向分段滑窗求和示意图；图4是距离-功率轴局部放大示意图；图5是距离-速度轴局部放大示意图。具体实施方式以下，参考附图描述根据本专利技术的实施例，但是应当理解，以下的描述仅仅是示例性的，并且不是要将本专利技术限制到以下实施例。根据本专利技术的方法和设备易受许多变化的影响，为了清楚而简要的描述，方法和设备的许多描述被简化了。许多描述使用了特定标准的结构和术语。然而，所公开的方法和设备可以更广泛地应用。本领域的技术人员将理解，结合此处公开的实施例所描述的各种示例性的逻辑框、模块、单元和算法步骤可以经常被实施为电子硬件、计算机软件或两者的结合。为了清楚地示出硬件与软件的这一互换性，以下对于各种示例性的组件、框、模块和步骤就其功能进行了整体的描述。这样的功能被实施为硬件还是软件，取决于施加在系统整体上的具体的约束。技术人员可以对于各个具体的系统以不同的方式实施所描述的功能，但这样的实施方式决策不应被解释为导致偏离本专利技术的范围。此外，单元、模块、框或步骤的功能分组是为了描述简单。具体的功能或步骤可以从一个单元、模块或框移出，而不偏离本专利技术。提供对公开的实施方式的以下描述，以使得本领域的任何技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法，包括如下步骤：/n步骤1：将差频信号进行快时域的快速傅里叶变换；/n步骤2：将步骤1的结果进行固定杂波对消MTI处理；/n步骤3：进行慢时域快速傅里叶变换，形成距离-速度二维信号频谱，对信号频谱求模处理，得到被检测单元模值M(k,l)，k＝距离门号，l＝滤波器号；/n步骤4：计算被检测单元M(k,l)的二维滑窗背景值Y(k,l)；/n步骤5：根据最大探测距离，将距离向分成n段，判断待检测距离门号属于哪个距离段，选用该距离段的固定门限K

【技术特征摘要】
1.一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法，包括如下步骤：
步骤1：将差频信号进行快时域的快速傅里叶变换；
步骤2：将步骤1的结果进行固定杂波对消MTI处理；
步骤3：进行慢时域快速傅里叶变换，形成距离-速度二维信号频谱，对信号频谱求模处理，得到被检测单元模值M(k,l)，k＝距离门号，l＝滤波器号；
步骤4：计算被检测单元M(k,l)的二维滑窗背景值Y(k,l)；
步骤5：根据最大探测距离，将距离向分成n段，判断待检测距离门号属于哪个距离段，选用该距离段的固定门限Kb；
步骤6：判断如果M(k,l)＞Ka×Y(k,l)并且M(k,l)＞Kb则判定检测单元M(k,l)的信号幅度过门限，存在目标，否则不存在目标，其中Ka为浮动门限。


2.根据权利要求1所述的基于分段门限的低空慢速小目标检测方法，其特征在于，计算所述滑窗背景值Y(k,l)包括针对不同的目标移动速度设置不同的滑窗长度。


3.根据权利要求2所述的基于分段门限的低空慢速小目标检测方法，其特征在于，所述滑窗包括左半滑窗、右半滑窗以及左右全窗滑动。


4.根据权利要求1所述的基于分段门限的低空慢速小目标检测方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，李筱琳，刘松，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32