基于认知框架的雷达动目标检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于认知框架的雷达动目标检测方法，主要解决现有方法在强杂波背景中对低速目标的检测性能差的缺陷。其实现过程是：从回波中分离出地杂波分量；根据地杂波分量得到当前帧的杂波图；根据杂波图感知环境将当前帧划分为噪声区和杂波区；根据地杂波分量计算相关系数，利用它校正天线指向误差，并将校正后的回波数据存入环境动态数据库EDDB中；根据当前帧的划分，利用EDDB中的回波数据估计干扰协方差矩阵；根据估计的干扰协方差矩阵得到自适应滤波器系数，并对输入数据做自适应滤波处理；对滤波器的输出做恒虚警检测。本发明专利技术具有对现有装备不做大的改动即可大幅提高其检测性能的优点，可用于强杂波背景中对低速目标的检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
，涉及动目标检测，可用于提高雷达在强杂波背景下对低速目标的检测性能。
技术介绍
战场监视雷达作为广泛使用一种战场传感器，与其它战场传感器材相比具有全天候，探测距离远，监视范围广的优点。但是战场监视雷达要在复杂的地物背景和慢动气象背景中检测到运动目标，甚至是低速目标，这给信号处理带来了巨大的挑战。传统的雷达动目标检测技术一般是先让视频输入信号通过一个MTI滤波器，以此来抑制回波数据中的地杂波分量，之后对MTI滤波器的输出信号沿慢时间做FFT变换，在这里FFT变换相当于一组多普勒滤波器组，最后再在多普勒域对每个通道做单元平均恒虚警检测CA-CFAR。但一方面由于这样的处理器要先通过一个MTI滤波器，当目标的多普勒频率落在此滤波器的凹口附近时，尤其是当MTI滤波器的凹口较宽时目标分量可能就被滤除，从而造成目标的漏检；另一方面当处理器在对某一检测单元做恒虚警检测时，要先估计此检测单元处的干扰电平功率，估计时要求所选的估计样本是独立同分布的，但在实际中，由于杂波沿距离维的分布一般是剧烈变化的，因而只能在离检测单元比较近的两侧选取参考单元作来作为干扰电平的估计样本，这样就大大限制了估计样本的数目，而CA-CFAR检测的虚警损失是与参考单元数目相关的，参考单元越多恒虚警损失越少。因而虽然此类处理器具有结构简单，运算速度快的优点，但是其在强杂波区的检测性能并不是十分理想，特别是在强杂波背景中对低速目标的检测性能更是急速下滑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种，并在对现有装备不做大的改动的情况下，改善雷达在强杂波背景下对低速目标的检测性能。本专利技术的技术思路是:将认知雷达的思想运用到战场监视雷达的信号接收端，其核心是充分利用帧间信息，从而提高检测器在强杂波背景下对低速目标的检测性能。认知雷达是近年提出来的一种全新的信号处理系统。所谓认知指的是:人们认识周边环境的心理活动，认知行为包括观察，思考，推理，判断，问题解决以及记忆。简而言之，认知雷达能不断地感知周边环境，并将获取的环境信息存入环境动态数据库中，进而自适应地调整雷达的各种参数。根据上述思路，本专利技术的雷达检测方法，包括如下步骤:I)令x_表示雷达第m帧第i个方位角第P个距离单元的回波数据，其中l^m^m0, l^i^I,l^pi^D,m0表示当前巾贞序号， I表示每一巾贞雷达方位角的个数，D表示每一个方位角的距离单元数，&表示零速滤波器，其系数全为I ;通过零速滤波器得到回波数据中的地杂波分量ymip为:y- = <Ψ七。，其中T表示转置；2)根据地杂波分量ymip，获得当前帧Hitl第i个方位角第P个距离单元的干扰电平功率的估计值3)根据步骤2)得到的干扰电平功率的估计值，将当前帧Hi0划分为杂波区和噪声区这两个区域；4)计算当前帧Hitl第i个方位角与先前帧Hi1第j个方位角的相关系数Aivjw: Ym ,.Ym.Pnvhij = ^~，1 ^ mX < 爪，K 人./ ^ 1叫.;/⑴.J其中II.I I表示2范数，Ymoi =表示当前帧mQ第i个方位角的一段长度为c的地杂波数据，Yow.= \_ymijiyymii2,..■ ,ymijC~\表示第1 巾贞第j个方位角的一段长度为c的地杂波数据，H表示共轭转置；5)根据当前帧Hitl第i个方位角与先前帧Hi1第j个方位角的相关系数Avilf校正天线的指向误差:若Avw,, =nJax AwHg则判定当前帧％与先前帧&是对准的，并将当前帧mQ的第iQ个方位角和先前帧Hi1的第jQ个方位角分别作为当前帧mQ和先前帧Hi1的基准，完成指向误差的校正，校正后的回波数据存入环境动态数据库EDDB中；反之，判定当前帧Hi0与先前帧Hl1是未对准的，舍去先前帧Hl1的回波数据；6)根据步骤3)的划分，利用环境动态数据库中的回波数据，计算当前帧Hitl第i个方位角第P个距离单元的干扰协方差矩阵的估计值权利要求1.一种，包括如下步骤: 1)令xmip表示雷达第m巾贞第i个方位角第P个距离单元的回波数据，其中I彡m彡nvl^i^I,l^p^D,m0表不当前巾贞序号，I表不每一巾贞雷达方位角的个数，D表不每一个方位角的距离单元数，h表示零速滤波器，其系数全为I ;通过零速滤波器得到回波数据中的地杂波分量ymip为:2.根据权利要求1所述的，其中所述步骤2)中干扰电平功率的估计值3.根据权利要求1所述的，其中所述步骤7)中的滤波器系数4.根据权利要求1所述的，其中所述步骤8)中的输出信号通过如下公式计算全文摘要本专利技术公开了一种，主要解决现有方法在强杂波背景中对低速目标的检测性能差的缺陷。其实现过程是从回波中分离出地杂波分量；根据地杂波分量得到当前帧的杂波图；根据杂波图感知环境将当前帧划分为噪声区和杂波区；根据地杂波分量计算相关系数，利用它校正天线指向误差，并将校正后的回波数据存入环境动态数据库EDDB中；根据当前帧的划分，利用EDDB中的回波数据估计干扰协方差矩阵；根据估计的干扰协方差矩阵得到自适应滤波器系数，并对输入数据做自适应滤波处理；对滤波器的输出做恒虚警检测。本专利技术具有对现有装备不做大的改动即可大幅提高其检测性能的优点，可用于强杂波背景中对低速目标的检测。文档编号G01S7/41GK103197297SQ20131009156公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日专利技术者刘宏伟, 方明, 戴奉周, 赵永波, 纠博 申请人:西安电子科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于认知框架的雷达动目标检测方法，包括如下步骤：1）令xmip表示雷达第m帧第i个方位角第p个距离单元的回波数据，其中1≤m≤m0，1≤i≤I，1≤p≤D，m0表示当前帧序号，I表示每一帧雷达方位角的个数，D表示每一个方位角的距离单元数，h0表示零速滤波器，其系数全为1；通过零速滤波器得到回波数据中的地杂波分量ymip为：其中T表示转置；2）根据地杂波分量ymip，获得当前帧m0第i个方位角第p个距离单元的干扰电平功率的估计值3）根据步骤2）得到的干扰电平功率的估计值，将当前帧m0划分为杂波区和噪声区这两个区域；4）计算当前帧m0第i个方位角与先前帧m1第j个方位角的相关系数ρm0m1ij=||Ym0iH·Ym1j||||Ym0iH||·||Ym1j||,1≤m1<m0,1≤i,j≤I其中||·||表示2范数，表示当前帧m0第i个方位角的一段长度为C的地杂波数据,表示第m1帧第j个方位角的一段长度为C的地杂波数据,H表示共轭转置；5）根据当前帧m0第i个方位角与先前帧m1第j个方位角的相关系数校正天线的指向误差：若则判定当前帧m0与先前帧m1是对准的，并将当前帧m0的第i0个方位角和先前帧m1的第j0个方位角分别作为当前帧m0和先前帧m1的基准，完成指向误差的校正，校正后的回波数据存入环境动态数据库EDDB中；反之，判定当前帧m0与先前帧m1是未对准的，舍去先前帧m1的回波数据；6）根据步骤3）的划分，利用环境动态数据库中的回波数据，计算当前帧m0第i 个方位角第p个距离单元的干扰协方差矩阵的估计值R^m0ip=(12L·Σu=p-L,u≠pp+Ltm0iu·tm0iuH+Σm1<m0βm0-m1·(12L+1Σv=p-Lp+Ltm1iv·Hm1ivH))/(1+Σm1<m0βm0-m1)其中，L表示单侧参考窗的长度，β表示遗忘因子，这两个参数取决于估计单元所处的区域；表示环境动态数据库中当前帧m0第i个方位角第u个距离单元的回波数据；表示环境动态数据库中先前帧m1第i个方位角第v个距离单元的回波数据；7）利用上述估计值在最大信噪比MSN准则下，计算当前帧m0第i个方位角第p个距离单元的滤波器系数8）利用步骤7）的滤波器系数得到当前帧m0第i个方位角第p个距离单元的输出信号9）设定的目标检测虚警概率为Pfa，则与其对应的检测阈值为T＝?ln(1?(1?Pfa)1/N)，将自适应滤波后输出信号的功率与检测阈值T和背景功率估计值的乘积进行比较，若在输出的N个通道中只要有一个通道满足则表示检测到目标；若在输出的N个通道中所有的通道都满足则表示没有检测到目标。FDA00002946736500011.jpg,FDA00002946736500012.jpg,FDA00002946736500013.jpg,FDA00002946736500015.jpg,FDA00002946736500016.jpg,FDA00002946736500017.jpg,FDA00002946736500018.jpg,FDA00002946736500021.jpg,FDA00002946736500023.jpg,FDA00002946736500024.jpg,FDA00002946736500025.jpg,FDA00002946736500026.jpg,FDA00002946736500027.jpg,FDA00002946736500028.jpg,FDA00002946736500029.jpg,FDA000029467365000210.jpg,FDA000029467365000211.jpg,FDA000029467365000212.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，方明，戴奉周，赵永波，纠博，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：