擬合幹涉相位的虛警剔除方法
2023-08-06 11:56:41
擬合幹涉相位的虛警剔除方法
【專利摘要】本發明屬於雷達虛警檢測【技術領域】，涉及擬合幹涉相位的虛警剔除方法，其具體步驟為：利用機載廣域掃描GMTI雷達系統接收回波信號，得出機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號對應的距離都卜勒域上的信號x(r,fd)；對x(r,fd)依次進行雜波抑制和單元平均恆虛警檢測處理，得出N個運動目標的都卜勒域回波信號，得出第n個疑似運動目標的幹涉相位得出第n個疑似運動目標對應的幹涉相位擬合值設置虛警門限δ，判斷與虛警門限δ的大小關係，|·|表示絕對值；若則認定第n個疑似運動目標為虛警；否則，認定第n個疑似運動目標為目標。
【專利說明】擬合幹涉相位的虛警剔除方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於雷達虛警檢測【技術領域】，涉及機載廣域掃描GMTI (Ground Moving Target Indication,地面動目標檢測）雷達系統虛警剔除方法，具體的說是一種基於知識 輔助的擬合幹涉相位的虛警剔除方法，用於提高動目標的檢測性能。
【背景技術】
[0002] 機載廣域掃描GMTI雷達系統不僅可以完成對大場景的觀測，獲得較高質量的 DBS (Doppler Beam Sharpening,都卜勒波束銳化）圖像，尋找有價值的靜止目標，而且還具 備優秀的動目標檢測和定位能力。
[0003] 通常情況下，DBS成像的是利用地面固定場景的回波信息，在運動目標檢測過程中 地雜波是需要抑制掉的，使得動目標信息得到保留。載機的運動使不同方向的地面雜波徑 向速度不同，因而在回波數據中地面雜波佔有一定的頻譜寬度。而且，地面雜波的能量很 強，部分動目標特別是慢速目標會淹沒在地雜波中，使其很難被檢測到。因此，在雜波得到 有效抑制之後，再進行動目標檢測，是目前動目標檢測雷達最常使用的工作方式，所以雜波 抑制，即虛警剔除方法有必要進行深入的研究。
[0004] 傳統的CFAR(Constant False Alarm Rate,恆虛警檢測）方法是一種動目標檢測 方法。它通過計算檢測背景的功率，自適應地調整檢測門限，使得動目標檢測的虛警概率不 變。恆虛警檢測方法不可避免的會受到雜波的影響，除了主瓣雜波對動目標檢測產生的幹 擾外，雷達天線副瓣照射區的雜波和旁瓣孤立點雜波都會對恆虛警檢測造成一定程度的幹 擾。恆虛警動目標檢測方法主要是以輸出功率的高低來判定是否是目標，這種單一的判定 準則在地面非均勻性較強，天線旁瓣較高等情況下，會產生很多虛警。由於機載雷達在飛行 過程中來自不同方位角（掃描角）的地面雜波有著特定的都卜勒頻率，雜波所處的方位角 與其在回波數據中的都卜勒頻率是一一對應的，即雜波呈現空時二維耦合性；而動目標和 雜波最顯而易見的差異就是動目標存在都卜勒頻移，這使得動目標的都卜勒頻率不能與其 真實所處的方位角存在對應關係。
【發明內容】
[0005] 本發明的主要目的在於針對上述CFAR(Constant False Alarm Rate,恆虛警檢 測）的不足，提出了一種基於擬合幹涉相位的虛警剔除方法。本發明在在CFAR基礎上能再 剔除部分虛警，提高動目標的檢測性能。
[0006] 為實現上述技術目的，本發明採用如下技術方案予以實現。
[0007] 擬合幹涉相位的虛警剔除方法包括以下步驟
[0008] 步驟1，利用機載廣域掃描GMTI雷達系統接收回波信號，機載廣域掃描GMTI雷達 系統接收的回波信號表示為X ;
[0009] 步驟2,將機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號X著方位向進行傅立葉 變換，得出機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號對應的距離都卜勒域上的信號 x(r，fd);對機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號對應的距離都卜勒域上的信號 X (r，fd)依次進行雜波抑制和單元平均恆虛警檢測處理，得出N個運動目標的都卜勒域回波 信號，其中，第n個疑似運動目標的都卜勒域回波信號表示為Xn(rn，fdn)，r n表示第n個疑似 運動目標的距離單元序號，fdn表示第n個疑似運動目標的都卜勒通道序號，n取1至N，N 表示經單元平均恆虛警檢測處理得出的疑似運動目標個數；
[0010] 步驟3,得出第n個疑似運動目標的幹涉相位;
[0011] 步驟4，得出第n個疑似運動目標對應的幹涉相位值％，得出第n個疑似運動目標 對應的幹涉相位擬合值#，#二爐+約>;
[0012] 步驟5,設置虛警門限S，判斷|穸-與虛警門限S的大小關係，I ? I表示絕對 值；若I 則認定第n個疑似運動目標為虛警；否則，認定第n個疑似運動目標為 目標。
[0013] 本發明的有益效果為：
[0014] 1)本發明以方位角為媒介,將幹涉相位和都卜勒頻率之間建立起對應關係,簡化 了確定方位角的值就需要對幹涉相位進行解模糊，實現簡便；
[0015] 2)本發明對CFAR檢測到的目標進行二次過濾，剔除在雜波非均勻性較強或者天 線旁瓣較高情況下造成的虛警，提高動目標的檢測性能；
[0016] 3)本發明進一步降低虛警率，效率非常高，適用性廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明的擬合幹涉相位的虛警剔除方法的流程圖；
[0018] 圖2a為仿真實驗1中機載廣域掃描GMTI雷達系統的第一個接收通道的都卜勒域 回波信號的示意圖；
[0019] 圖2b為仿真實驗1中機載廣域掃描GMTI雷達系統的第二個接收通道的都卜勒域 回波信號的示意圖；
[0020] 圖3a為仿真實驗2中得出的幹涉相位值圖；
[0021] 圖3b為仿真實驗2中沿距離向取中值得出的幹涉相位圖；
[0022] 圖4為仿真實驗3中得出的擬合幹涉相位曲線和數據幹涉相位曲線的示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖對本發明作進一步說明：
[0024] 參照圖1，為本發明的擬合幹涉相位的虛警剔除方法的流程圖。該擬合幹涉相位的 虛警剔除方法包括以下步驟：
[0025] 步驟1，利用機載廣域掃描GMTI雷達系統接收回波信號，機載廣域掃描GMTI雷達 系統接收的回波信號表示為X。
[0026] 其具體步驟為：
[0027] 利用機載廣域掃描GMTI雷達系統向外發射信號，利用機載廣域掃描GMTI雷達系 統接收回波信號；機載廣域掃描GMTI雷達系統具有兩個接收通道，機載廣域掃描GMTI雷達 系統的第一個接收通道Rxl接收的回波信號表示為X1，機載廣域掃描GMTI雷達系統的第二 個接收通道Rx2接收的回波信號表示為X2 ;則機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號 X為：
【權利要求】
1. 擬合幹涉相位的虛警剔除方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟1，利用機載廣域掃描GMTI雷達系統接收回波信號，機載廣域掃描GMTI雷達系統 接收的回波信號表示為X ; 步驟2,將機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號X著方位向進行傅立葉變換，得 出機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號對應的距離都卜勒域上的信號x(r，fd);對 機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號對應的距離都卜勒域上的信號X (r，fd)依次 進行雜波抑制和單元平均恆虛警檢測處理，得出N個運動目標的都卜勒域回波信號，其中， 第η個疑似運動目標的都卜勒域回波信號表示為 Xn (rn，fdn)，rn表示第η個疑似運動目標的 距離單元序號，T dn表示第η個疑似運動目標的都卜勒通道序號，η取1至N，N表示經單元 平均恆虛警檢測處理得出的疑似運動目標個數； 步驟3,得出第η個疑似運動目標的幹涉相位-; 步驟4，得出第η個疑似運動目標對應的幹涉相位值夠，得出第η個疑似運動目標對應 的幹涉相位擬合僅
步驟5,設置虛警門限δ，判斷I--參I與虛警門限δ的大小關係，I ·|表示絕對值；若 I 3，則認定第η個疑似運動目標為虛警；否則，認定第η個疑似運動目標為目標。
2. 如權利要求1所述的擬合幹涉相位的虛警剔除方法，其特徵在於，所述機載廣域掃 描GMTI雷達系統具有兩個接收通道； 在步驟1中，機載廣域掃描GMTI雷達系統的第一個接收通道Rxl接收的回波信號表示 為X1，機載廣域掃描GMTI雷達系統的第二個接收通道Rx2接收的回波信號表示為X2 ;則機 載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號X為： X - [X" X2] 其中，[·]τ表示轉置。
3. 如權利要求1所述的擬合幹涉相位的虛警剔除方法，其特徵在於，所述機載廣域掃 描GMTI雷達系統具有兩個接收通道；在步驟3中，首先得出機載廣域掃描GMTI雷達系統的 兩個接收通道在距離都卜勒單元（r n，fdn)處的共軛相乘後數據X :
其中，上標*表示取共軛，xln(rn，表示機載廣域掃描GMTI雷達系統的第一個接收通 道在距離都卜勒單元（I^fdn)處的都卜勒域回波信號，X2n(I^fdn)表示機載廣域掃描GMTI 雷達系統的第二個接收通道在距離都卜勒單元（rn，fdn)處的都卜勒域回波信號； 然後計算得出第η個疑似運動目標的幹涉相位
其中，Vpn表示第η個疑似運動目標相對於雷達的徑向速度，d表示兩個接收通道之間 的間距，設Kn= JidzVpn，則第η個疑似運動目標的幹涉相位#為：
4. 如權利要求3所述的擬合幹涉相位的虛警剔除方法，其特徵在於，所述步驟4的具體 子步驟為： (4. 1)在機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號對應的距離都卜勒域上的信 號x(r，fd)中，選取都卜勒中心fd。處的距離都卜勒域信號Xm(r m，fd。)，fd。表示都卜勒中心 頻率，m表示機載廣域掃描GMTI雷達系統接收的回波信號對應的距離都卜勒域上的信號 X (r，fd)中都卜勒中心fd。對應的距離單元數目； 計算出都卜勒中心fd。處的距離都卜勒域信號xm(rm，fd。）的相位統計均值只/<- :
其中，d表示兩個接收通道之間的間距，Vpi表示都卜勒中心fd。處第i個距離單元的散 射點相對於雷達的徑向速度； (4. 2)得出第η個疑似運動目標對應的幹涉相位值
(4. 3)得出第η個疑似運動目標對應的幹涉相位擬合值#:
5. 如權利要求1所述的擬合幹涉相位的虛警剔除方法，其特徵在於，在步驟5中，虛警 門限S為：
其中，d表示兩個接收通道之間的間距，△ f為機載廣域掃描GMTI雷達系統的都卜勒分 辨率，V為機載廣域掃描GMTI雷達系統相對於檢測區域的徑向速度。
【文檔編號】G01S7/41GK104391288SQ201410653992
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】王彤, 魯緣政, 吳建新 申請人:西安電子科技大學