[发明专利]一种适用于连续波雷达的双门限CFAR与点迹凝聚方法

摘要

该发明公开了一种适用于连续波雷达的双门限CFAR与点迹凝聚方法，属于信号处理技术，具体涉及连续波雷达目标恒虚警检测与距离‑速度二维点迹凝方法。针对连续波周界监视雷达下波束擦地角较小、分辨率较高的特点，给出了Weibull杂波经过线性检波后有序统计CFAR的虚警概率公式以及相应的杂波参数估计方法；针对传统的OS‑CFAR需要进行排序操作且耗时较大，提出了双门限CFAR的方法，大大降低了统计排序的次数，并通过增加GO逻辑进一步减少了运行时间并改善了在杂波边缘中的性能；提出了CFAR检测与点迹凝聚的联合实现，既保证了连续波雷达后续处理中上下扫频的正确配对，又比传统的串行操作大大降低了运算复杂度。

主权项

一种适用于连续波雷达的双门限CFAR与点迹凝聚方法，包括以下步骤：步骤1：获得雷达回波信号数据，对上、下扫频段分别进行差拍、快时间域FFT、杂波抑制、慢时间域相参积累、线性检波操作，得到回波信号上、下扫频对应的距离‑多普勒域数据；步骤2：确定双门限检测需要保证的虚警概率分别为：第一门限10‑2≤Pfa1≤10‑1、10‑6≤Pfa2≤10‑5；选择基于一维OSGO‑CFAR进行目标检测，设参考单元个数为N，将前、后沿滑窗的第k个有序元素x1(k)、x2(k)的较大值称为第k个有序统计量Z，该有序统计量Z作为杂波功率估计值；步骤3：设地杂波服从Weibull分布，经过线性检波后的信号幅度x的概率密度函数为：p(x)=pq(xq)p-1e-(xq)p,x≥0---(1)]]>其中，p为形状参数，q为尺度参数；雷达初始工作时，还未有目标进入监测范围，仅有杂波的回波；采集杂波回波并经过线性检波后，计算出形状参数p；回波信号经过OSGO‑CFAR后的虚警概率为：Pfa=2kN2kΣi=kN2N2iΓ(k+i)Γ(N-k-i+1+Tp)Γ(N+1+Tp)---(2)]]>其中，Tp表示T的p次方，T表示门限因子；利用(2)式，计算出与Pfa1、Pfa2对应的门限因子T1、T2；步骤4：对杂波回波进行动目标显示、动目标检测、线性检波，得到只包含杂波时的距离速度二维像，对每个多普勒通道求杂波功率的平均值Z1，得到在各个多普勒通道中第一次检测时的固定门限VT1＝Z1*T1；步骤5：初始化过后雷达进入检测状态，其中CFAR模块包含一维滑窗；滑窗由参考单元、保护单元、检测单元D组成，其中参考单元包括检测单元的前、后沿各有N/2个单元，保护单元包括检测单元的前、后各1个单元；滑窗内各单位依次存储着各个距离分辨单元对应的回波幅值；滑窗中前沿的第k大回波值x1(k)和后沿的第k大回波值x2(k)中的较大值记为Z2，将Z2作为对杂波功率水平的估计；则门限VT2＝Z2*T2；步骤6：谱峰搜索由二维十字滑窗实现；在距离‑速度二维像中的滑窗由中心的1个检测单元和横、纵两个方向上的4个参考单元组成；将参考单元中的最大值作为峰值检测门限PT；步骤7：检测时，将检测单元D首先与固定门限VT1比较，计算出高于固定门限VT1的检测单元；再计算自适应门限VT2，将计算出的检测单元与自适应门限VT2比较，大于门限VT2的检测单元判断为目标；最后将该检测单元D与步骤6得到的门限PT比较，判断是否为目标的峰值。