一種雷達雜波圖檢測門限自適應設置方法與流程
2023-05-20 07:30:01
本發明屬於雷達目標檢測技術領域，涉及雷達雜波圖檢測新方法；通過該雜波圖檢測門限自適應設置方法，實現了雷達雜波圖檢測門限的精細調整，減小了抑制局部強雜波帶來的檢測損失。
背景技術：
雜波圖技術實際是採用「時間單元」平均恆虛警率的處理方法，在時間維上求平均值，這時將雷達周圍的二維平面分成許多方位距離單元，把方位距離單元的接收信號存入一個存儲器中，每個存儲單元對應一個方位距離單元，並且隨著天線的掃描每個單元存儲的信號進行遞推更新，這就得到幅度雜波圖。
雜波圖檢測基本原理如圖1所示，空間單元裡存儲的是天線多次掃描所得結果的加權平均值，以此作為雜波當前平均值的估計值。圖中，k為權值係數，k的取值要使得估計值比較平穩，一般取k＝1/8，將新接收到的雜波模值乘以k，再加上原來存儲值的1-k倍，得到最新的雜波估計值。c為門限係數，以雜波估計值與門限係數的乘積作為最終的檢測門限。
上述雜波圖檢測方式對於局部存在強雜波幹擾的環境，為了抑制局部強雜波帶來的高虛警，需要將門限係數c提高，以此增大檢測門限，降低虛警。但是該處理方式導致檢測概率的降低，對於雜波較弱的區域來說，帶來了不必要的檢測損失。
為此本發明提出一種自適應的雜波圖檢測門限設置方法，該方法可對不同區域設置不同的檢測門限係數，從而在強雜波區域設置較高的檢測門限，已達到降低虛警的目的，同時在弱雜波區域設置較低的檢測門限，以提高該區域的檢測概率。從雷達整個檢測區域考慮，雷達的檢測性能得到較大改善。
技術實現要素：
要解決的技術問題
為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種雷達雜波圖檢測門限自適應設置方法。
技術方案
一種雷達雜波圖檢測門限自適應設置方法，其特徵在於步驟如下：
步驟1：將雷達探測區域劃分為若干個子區域；
步驟2：對子區域進行量化，量化時可採用計算子區域的水平投影面積或者空間體積；
步驟3：計算各子區域內的點跡密度L，計算時使用子區域點數除以該子區域對應的量化值；
步驟4：設置點跡密度門限上限M，設置點跡密度門限下限N，其中M≥N；所述點跡密度門限上限為根據雷達虛警概率計算出最大點跡數量，然後用該值除以整個檢測區域的量化值；所述的點跡密度門限下限為將降低雷達虛警概率，根據降低後的虛警概率計算出最大點跡數量，然後用該值除以整個檢測區域的量化值；
步驟5：將各子區域內的點跡密度L與點跡密度門限值進行比較：當L≥M，則增大該區域內雜波圖檢測門限係數c，提高雜波圖檢測門限；當L≤N，則減小該區域內雜波圖檢測門限係數c；
步驟6：設置最大雜波圖門限係數值cmax，當雜波圖門限係數值大於等於cmax時，不再增加；設置最小雜波圖門限係數值cmin，當雜波圖門限係數值小於等於cmin時，不再減小。
步驟1中按照方位、俯仰、距離三個維度根據需要任意組合進行劃分。
步驟4中可設置多個點跡密度門限上限或點跡密度門限下限。
有益效果
本發明與現有技術相比具有以下優點：
1、對雜波圖檢測門限進行精細調節；
2、降低了強雜波區域的虛警概率；
3、提高弱雜波區域的檢測概率。
附圖說明
圖1雜波圖檢測原理框圖
圖2雷達自適應雜波圖門限設置方法處理流程圖
圖3雷達自適應雜波圖門限設置方法算法流程圖
具體實施方式
現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：
本發明涉及的雷達雜波圖檢測門限自適應設置方法為：
1)將雷達探測區域按照一定規則劃分為若干子區域；
2)按照一定大小(一定面積或者一定體積)對雷達探測空間區域(水平投影面積或者空間體積)進行量化。
3)統計各子區域內的點跡(信號處理機檢測到的過門限信號)密度L，該密度計算時使用子區域點數除以該子區域對應的量化值；
4)設置點跡密度門限上限M和下限N，滿足M≥N，根據雷達虛警概率計算出最大點跡數量，然後用該值除以整個檢測區域的量化值，其結果作為門限上限，門限上限大於0。將雷達虛警概率降低一定程度，根據降低後的虛警概率計算出最大點跡數量，然後用該值除以整個檢測區域的量化值，其結果作為門限下限，門限下限大於等於0；
5)將各子區域內的點跡密度L與點跡密度門限值進行比較，當L≥M，則增大該區域內雜波圖檢測門限係數c，提高雜波圖檢測門限，當L≤N，則減小該區域內雜波圖檢測門限係數c；
上述操作在雷達工作過程中同步進行，根據當前掃描周期內點跡密度與點跡密度門限值的對比結果，調整下一個掃描周期內的雜波圖檢測門限係數。
對於上述第一步，劃分子區域包括但不限於在方位、俯仰、距離三個維度根據需要任意組合進行劃分，例如，按照方位角度劃分，每10°劃分為一個子區域，若雷達探測為360°掃描，則將檢測區域劃分為36個子區域；在此基礎之上再按照距離進行劃分，將雷達探測量程按照「遠中近」等分為三段，則整個檢測區域被劃分為108個子區域；
對於上述第二步，對檢測區域進行量化，包括但不限於根據每個子區域的投影面積、空間體積進行歸一；
對於上述第四步，包括但不限於設置一或多個上限值和下限值；可將虛警概率提高不同程度，利用提高後的虛警概率計算其它上限值，可將虛警概率適當降低不同程度，利用降低後的虛警概率計算其它下限值；
對於上述第五步，雜波圖門限係數增大條件可設置為點跡密度大於等於上限值或者點跡密度大於上限值；雜波圖門限係數減小條件可設置為點跡密度小於等於下限值或者點跡密度小於下限值；若設置多個上限值或者下限值，則可根據不同的門限值調節雜波圖門限係數增大或者較小的速度。
以某對空情報雷達為例，雷達探測範圍：俯仰0～60°，方位0～360°，距離180km；
a)將雷達探測區域按照方位角每10°等間隔劃分為36個子區域；將雷達探測量程按照「遠、中、近」等分為3段，每段距離60km；俯仰不做劃分，則整個檢測區域被劃分為108個子區域；
b)計算各子區域的水平面投影面積，將0～60km距離段的一個子區域水平投影面積作為單位面積，量化為1，則60～120km距離段上每個子區域的水平投影面積量化為為3；120～180km距離段上每個子區域的水平投影面積量化為5，整個檢測區域對應的量化值為324；
c)按公式計算每個子區域內的點跡密度：子區域點跡密度＝子區域內點跡總數/子區域水平面投影面積量化；
d)假設根據虛警概率計算出的最大點跡數量為600，設置第一點跡密度上限M1＝600/324，M1取2，將虛警概率提高3倍，則對應的最大點跡數量為1800，設置第二點跡密度上限M2為6，將虛警概率降低為原來的1/2，則對應的最大點跡數量為300，設置點跡密度下限點擊密度下限N為1，滿足M2≥M1≥N；
e)若當前掃描周期內某一子區域點跡密度大於M2，則提高雜波圖門限係數值加a，對應雜波圖檢測門限提高1dB；單位面積內點跡數量大於M1小於M2，則將雜波圖門限係數值加b，對應雜波圖檢測門限提高0.5dB；若單位面積內點跡數量小於N，則將雜波圖門限係數值減c，對應雜波圖檢測門限降低0.5dB；否則，雜波圖門限係數值不變；
f)設置最大雜波圖門限係數值cmax，該值設置為純噪聲背景下，系統可接受的子區域最小檢測概率對應的雜波圖檢測門限係數，當雜波圖門限係數值大於等於cmax時，不再增加，該條件優先於e項所列條件；設置最小雜波圖門限係數值cmin，該值設置為純噪聲背景下，系統可接受最大虛警概率對應的檢測門限係數。當雜波圖門限係數值小於等於cmin時，不再減小，該條件優先於e項所列條件。