基于杂波全局统计特性实现地物杂波背景下目标检测方法技术

本发明专利技术提出了一种基于杂波全局统计特性目标检测方法，包括如下步骤：步骤1，对距离多普勒幅度值采用直方图统计幅度值，采用基于一维统计灰度直方图的方法进行分割；步骤2，计算目标检测结果期望数量；步骤3，杂波全局背景统计：包括计算距离杂波宽度、计算方位多普勒宽度和多普勒频道数、计算杂波背景全局统计均值；步骤4，根据步骤1～3的结果确定检测门限，并根据检测门限进行目标检测。本发明专利技术的方法能够有效应用于高速运动载体高频、高分辨雷达目标探测跟踪信号处理的实时性要求，能够有效提高雷达目标检测的有效性、准确性和可靠性，具有显著的工程应用价值。有显著的工程应用价值。有显著的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于杂波全局统计特性实现地物杂波背景下目标检测方法


[0001]本专利技术涉及雷达信号处理
，尤其涉及一种基于杂波全局统计特性实现地物杂波背景下目标检测方法。

技术介绍

[0002]雷达探测制导系统具有全天时、全天候工作的优点，能够获取载体飞行航迹或目标区及附近典型地物地貌的实时图像，对疑似目标进行识别、确认和跟踪，给出制导需要的控制信号，当前雷达制导技术已成为精确制导技术的发展趋势，在多目标、复杂环境下的目标打击起着非常重要的作用。但随着目标场景中大量的自然干扰(如地面/海面背景、雨雪、建筑等)和人为干扰，导致雷达获取到的信息包含大量的无关目标、干扰、诱饵、杂波等，复杂目标环境会严重影响目标检测的准确性和跟踪的精确性。
[0003]雷达探测器如何准确检测到目标是保证实现目标精确跟踪的关键问题。一般的处理方法，是通过对接收到的原始回波进行脉冲压缩和相参或非相参积累处理，利用局部CFAR检测方法，输出的目标点信息进行凝聚和测角处理，获得目标的精确位置、速度信息。CFAR检测方案的基本假设是参考单元为纯杂波并且参考单元的杂波与检测单元杂波具有相同的统计特性，目标相对于背景具有较强的对比度。当目标背景比较复杂时会造成目标漏检或者虚警概率提高，从而影响对目标的精确跟踪。因此，基于杂波全局统计特性目标检测方法的提出对解决复杂背景下的目标检测问题具有重要的工程应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供基于杂波全局统计特性实现地物杂波背景下目标检测方法，以解决现有技术中存在的复杂背景下的目标检测精准度不高的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种基于杂波全局统计特性目标检测方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，对距离多普勒幅度值采用直方图统计幅度值，采用基于一维统计灰度直方图的方法进行分割；
[0008]步骤2，计算目标检测结果期望数量N；
[0009]步骤3，杂波全局背景统计：包括计算距离杂波宽度、计算方位多普勒宽度和多普勒频道数、计算杂波背景全局统计均值；
[0010]步骤4，根据步骤1、步骤2和步骤3的结果确定检测门限，并根据检测门限进行目标检测。
[0011]进一步的，所述步骤1具体包括如下子步骤：
[0012]步骤11，对雷达回波处理得到的距离多普勒幅度值进行直方图统计，得到多个幅度值的分布特性，记录幅度最大值f
max
和幅度最小值f
min
，利用式1计算直方图量化间隔：
[0013]Δf＝(f
max
‑
f
min
)/256
‑1ꢀꢀ
(1)
[0014]步骤12，遍历所有距离多普勒幅度值，并利用式2对每个幅度值单元对应的距离多
普勒幅度值f进行量化，得到每个幅度值单元对应的量化后的幅度值f
N
：
[0015]f
N
＝f/Δf
ꢀꢀ
(2)
[0016]其中，f
N
为量化后的幅度值，大小为0～255；f为距离多普勒幅度值；
[0017]步骤13，对量化后的幅度值f
N
进行统计，将量化后的幅度值f
N
中为0
‑
255的个数分别存放到数组Num，数组中的数值表示幅度为0
‑
255的样本个数。
[0018]进一步的，所述步骤2中的目标检测结果期望数量采用式3计算：
[0019]N＝k*3*(L*cosθ/(C/2/F
s
))
ꢀꢀ
(3)
[0020]其中，N为目标检测结果期望数量，k为展宽系数，无干扰下为1，有干扰为1.2；L为目标长度；为擦地角，C是光速；F
s
为系统采样率，目标在方位向跨多普勒单元数为3。
[0021]进一步的，所述步骤3具体包括如下子步骤：
[0022]步骤31，计算距离杂波宽度，具体操作如下：
[0023]步骤311，计算波束中心的采样对应的距离单元：
[0024]N
R
＝(R
c
‑
R0)/Fs
ꢀꢀ
(4)
[0025]其中，R
c
为中心斜距，R0为采样波门起始，N
R
表示波束中心的采样对应的距离单元；
[0026]步骤312，根据波束的入射角、波束距离宽度和平台高度，利用式5计算距离向采样点数M：
[0027]M＝(H*tan(α+β/2)
‑
H*tan(α
‑
β/2))*Sin(α)/Fs
ꢀꢀ
(5)
[0028]式中，M表示距离向采样点数，其用来显示有效波束范围，N点为雷达所在平台所处位置，P为波束中心，点A和点B分别为波束距离向在地面投影的前沿和后沿，H为平台高度，α、β分别为波束入射角度和波束距离向宽度；
[0029]步骤313，根据步骤311得到的波束中心的采样对应的距离单元N
R
和步骤312得到的距离向采样点数M，采用下式计算距离单元起始坐标和结束坐标：N
R
–
M/2、N
R
+M/2；
[0030]步骤32，计算方位多普勒宽度和多普勒频道数，具体操作如下：
[0031]利用式6和7分别计算点C和点D的多普勒值，并利用式8计算杂波对应的多普勒频道数：
[0032]f
c
＝2/λ*(V
x
*X
c
‑
V
y
*Y
c
+V
z
*Z
c
)/R
c
ꢀꢀ
(6)
[0033]f
d
＝2/λ*(V
x
*X
d
‑
V
y
*Y
d
+V
z
*Z
d
)/R
c
ꢀꢀ
(7)
[0034]N
f
＝(f
d
‑
f
c
)/Prf*N
p
ꢀꢀ
(8)
[0035]其中，点C和点D分别为波束方位边缘，它们的坐标为(X
c
,Y
c
,Z
c
)、(X
d
,Y
d
,Z
d
)；θ为方位波束宽度，V
x
、V
y
、V
z
分别为平台三向速度，Prf是重频，N
p
是方位频道数，杂波频道的起始位N
P
/2
–
N
f...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于杂波全局统计特性目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，对距离多普勒幅度值采用直方图统计幅度值，采用基于一维统计灰度直方图的方法进行分割；步骤2，计算目标检测结果期望数量N；步骤3，杂波全局背景统计：包括计算距离杂波宽度、计算方位多普勒宽度和多普勒频道数、计算杂波背景全局统计均值；步骤4，根据步骤1、步骤2和步骤3的结果确定检测门限，并根据检测门限进行目标检测。2.如权利要求1所述的基于杂波全局统计特性目标检测方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下子步骤：步骤11，对雷达回波处理得到的距离多普勒幅度值进行直方图统计，得到多个幅度值的分布特性，记录幅度最大值f
max
和幅度最小值f
min
，利用式1计算直方图量化间隔：Δf＝(f
max
‑
f
min
)/256
‑1ꢀꢀꢀꢀ
(1)步骤12，遍历所有距离多普勒幅度值，并利用式2对每个幅度值单元对应的距离多普勒幅度值f进行量化，得到每个幅度值单元对应的量化后的幅度值f
N
：f
N
＝f/Δf
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，f
N
为量化后的幅度值，大小为0～255；f为距离多普勒幅度值；步骤13，对量化后的幅度值f
N
进行统计，将量化后的幅度值f
N
中为0
‑
255的个数分别存放到数组Num，数组中的数值表示幅度为0
‑
255的样本个数。3.如权利要求1所述的基于杂波全局统计特性目标检测方法，其特征在于，所述步骤2中的目标检测结果期望数量采用式3计算：其中，N为目标检测结果期望数量，k为展宽系数，无干扰下为1，有干扰为1.2；L为目标长度；为擦地角，C是光速；F
s
为系统采样率，目标在方位向跨多普勒单元数为3。4.如权利要求1所述的基于杂波全局统计特性目标检测方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下子步骤：步骤31，计算距离杂波宽度，具体操作如下：步骤311，计算波束中心的采样对应的距离单元：N
R
＝(R
c
‑
R0)/Fs
ꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，R
c
为中心斜距，R0为采样波门起始，N
R
表示波束中心的采样对应的距离单元；步骤312，根据波束的入射角、波束距离宽度和平台高度，利用式5计算距离向采样点数M：M＝(H*tan(α+β/2)
‑
H*tan(α
‑
β/2))*Sin(α)/Fs
ꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，M表示距离向采样点数，其用来显示有效波束范围，N点为雷达所在平台所处位置，P为波束中心，点A和点B分别为波束距离向在地面投影的前沿和后沿，H为平台高度，α、β分别为波束入射角度和波束距离向宽度；步骤313，根据步骤311得到的波束中心的采样对应的距离单元N
R
和步骤312得到的距离向采样点数M，采用下式计算距离单元起始坐标和结束坐标：N
R
–
M/2、N
R
+M/2；
步骤32，计算方位多普勒宽度和多普勒频道数，具体操作如下：利用式6和7分别计算点C和点D的多普勒值，并利用式8计算杂波对应的多普勒频道数：f
c
＝2/λ*(V
x
*X
c
‑
V
y
*Y
c
+V
z
*Z
c
)/R
c<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡昌华，竺红伟，方晓，俞咏江，胡虹，张伟科，何川，高超，张永鹏，梁之勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：