[发明专利]一种未知杂波背景下的CFAR检测门限获取方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达弱目标检测技术领域，它特别涉及了非参数估计和低信噪比下恒虚警检测技术领域。

背景技术

恒虚警检测是雷达目标检测中抑制由杂波引起的虚警的一种重要措施，随着雷达探测威力的提升，探测环境的日益复杂化(时变空变性)，杂波的统计特性越来越复杂，杂波分布特性与雷达入射角、极化方式、地形分布、人造建筑、预处理方式(相参积累、幅度检波等)等条件密切相关。上述任何一个条件发生变化，杂波的统计特性都有可能随之改变，导致假设的杂波分布模型与实际杂波分布模型失配或者难以得到杂波的统计分布特性，此时，由先验信息假设背景杂波的统计模型，进行参数估计得到检测门限的传统参量CFAR检测方法将会导致严重的性能损失：实际虚警概率偏离期望值，检测概率下降。

针对上述问题，Nitzberg R和Farina F讨论了广义复合杂波分布模型，其分布函数一般是积分形式或无穷级数形式，只有在特殊参数取值下才有解析表达式。Roy采用Alpha-Stable分布，但是其概率密度函数不存在解析表达式，仅能由特征函数来表达。Varshney介绍了符号检测器和Wilcoxon检测器两种非参量检测器。它们都能够在未知杂波分布模型下实现雷达目标的有效检测，但是在单次扫描条件下的虚警概率很高，需要进行多次扫描积累来降低虚警概率,这在一定程度上限制了该类CFAR检测器的应用。国防科技大学的陈建军提出了利用参考窗内的数据拟合出背景杂波数据右截尾概率与上分位点之间的函数关系，从而得到检测门限的方法。但是这种拟合方法需要大量的数据作支撑，在小数据量下检测性能较差。国防科技大学的李军利用分数阶矩估计方法去获得杂波的最大熵概率密度函数估计，进而确定检测门限，实现CFAR检测。所以针对未知背景下的雷达目标检测问题，获取一个与背景无关的最优检测门限，提升恒虚警检测能力具有重要的理论价值和实际意义。

发明内容：

本发明的目的是针对未知杂波统计特性下雷达目标检测存在的缺陷，研究设计一种通用性强、结构简单、与背景无关、在小数据量下获得较高的检测性能并保持恒虚警特性的检测门限获取方法，改善CFAR检测性能。

本发明基于核密度估计的CFAR检测门限获取方法，该方法基于参考单元数据，利用核密度估计方法实时准确的估计杂波背景的概率密度函数，进而根据概率密度函数与上分位点之间的关系确定初步的检测门限，最后利用门限修正因子对初步门限做一个修正，保证检测器维持设定虚警概率。因而本发明一种未知杂波背景下的CFAR检测门限获取方法，该方法包括：

步骤1、初始化系统参数包括：参考窗长N，虚警概率P_fa，概率密度函数的随机变量x，带宽的取值范围r；

步骤2、从单脉冲雷达接收机中读取第n帧数据，Z(n)＝{z_n(m)},1<m<N_r，其中N_r为总的距离单元数，m为距离单元的量测状态，z_n(m)表示第n帧回波数据的量测单元m中的量测值；

步骤3、设定参考窗长度为N，将待检测单元左、右两侧各N/2个分辨单元作为参考单元，计算对核函数加权的带宽h；