[发明专利]一种基于背景预筛选的自适应CFAR目标检测方法

说明书

本发明涉及一种基于背景预筛选的自适应CFAR目标检测方法，属于雷达目标检测技术领域。该方法首先对参考窗口进行参数估计剔除背景中的疑似目标，避免目标遮蔽效应；其次对背景均匀性进行评估，确保背景均匀时背景功率估计能使用到更多的参考窗口；对不均匀的背景检测杂波边缘，确定只保留属于本检测单元所在背景的参考窗口进行背景功率估计，提高算法在边缘环境的检测效果，避免由于背景功率估计的不准确导致边缘处出现漏警或虚警；最后再用得到的参考窗口利用CA‑CFAR对检测单元进行判决。本发明能够避免目标遮蔽效应，提升边缘环境中的目标检测效果，对复杂环境中的目标检测具有自适应性。

技术领域

本发明属于雷达目标检测技术领域，涉及一种基于背景预筛选的自适应CFAR目标检测方法，适用于在多目标、杂波边缘、均匀环境情况下自适应地检测目标。

背景技术

雷达系统中常用恒虚警率((Constant False Alarm Rate，CFAR))方法对回波信号进行目标检测，目前常用的五种CFAR检测器为：单元平均CFAR检测器(CA-CFAR)、最大选择CFAR检测器(GO-CFAR)、最小选择CFAR检测器(SO-CFAR)、有序统计量CFAR检测器(OS-CFAR)、自适应CFAR检测器，包含分布式CFAR检测器(VI-CFAR)、非均匀杂波估计CFAR检测器(HCE-CFAR)以及其他的各种新型CFAR。CA-CFAR技术适用于局部均匀杂波中存在单个小目标的情况，在均匀杂波背景下取得了接近最优的检测性能，在杂波边缘和多目标情况下检测性能严重下降。针对这个问题，出现了OS-CFAR，适合大目标和多个目标情况，改善了多目标背景下的性能严重下降问题，但是在均匀杂波背景下的检测性能严重下降，并且在杂波边缘情况下的虚警尖峰控制能力差。针对杂波边缘情况，出现了GO-CFAR，GO-CFAR在杂波边缘环境有较好的检测性能，而在均匀杂波环境下，检测性能反而下降。SO-CFAR检测器是一种选小CFAR检测器，在多目标环境中具有很好的检测性能。由于在杂波边缘环境中得到的检测阈值偏低，会比CA-CFAR检测器带来更多的虚警。为了克服CFAR的上述缺点，出现了自适应CFAR检测器。VI-CFAR是CA-CFAR、OS-CFAR、GO-CFAR、SO-CFAR四个CFAR检测器的组合或变体，可以根据杂波背景自适应地选择CFAR检测器，但是在多目标环境下会呈现检测性能的下降。公开号为CN111337894A的专利申请“一种智能参考单元平均恒虚警检测方法”，将两种CFAR检测的输出结果进行融合，并建立剔除信息矩阵提高目标检测效果，但该方法实现较为耗时。HCE-CFAR检测器是一种适用于非均匀背景下的自适应CFAR方法，该方法首先找出不同背景下的临界单元，判断检测单元位于哪个背景区域，然后对该区域进行背景功率评估，最后进行CFAR检测。该方法在杂波边缘检测较好，但如果参考窗分布均匀，HCE-CFAR算法同样只采用一部分参考窗进行背景功率估计，这样会损失一部分检测性能且增加算法复杂度去寻找杂波临界点。为了寻找一种可在多目标、杂波边缘、均匀环境下均具有良好检测性能的自适应CFAR检测器。公开号为CN111929679A的专利申请“一种自适应加权截断统计恒虚警检测方法”，根据参考单元中的数据确定截断深度，比较参考单元数据与截断深度并进行迭代更新直至参考单元所有数据小于截断深度方可进行背景功率估计，由于涉及迭代计算，该方法效率不高。

因此，亟需一种能够在多目标、杂波边缘、均匀环境情况下自适应地检测目标的新方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于背景预筛选的自适应CFAR目标检测方法，直接利用均值和方差进行潜在目标检测，利用背景功率均值代替潜在目标进行背景功率估计使得多目标情况下检测效率更高；另外，还在杂波边缘检测前增加了背景均匀性评估，提高HCE-CFAR在均匀背景下的检测效果；最终可在多目标、杂波边缘以及均匀环境下自适应地检测目标。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：