基于認知框架的雷達動目標檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種基于認知框架的雷達動目標檢測方法，主要解決現有方法在強雜波背景中對低速目標的檢測性能差的缺陷。其實現過程是：從回波中分離出地雜波分量；根據地雜波分量得到當前幀的雜波圖；根據雜波圖感知環境將當前幀劃分為噪聲區和雜波區；根據地雜波分量計算相關系數，利用它校正天線指向誤差，并將校正后的回波數據存入環境動態數據庫EDDB中；根據當前幀的劃分，利用EDDB中的回波數據估計干擾協方差矩陣；根據估計的干擾協方差矩陣得到自適應濾波器系數，并對輸入數據做自適應濾波處理；對濾波器的輸出做恒虛警檢測。本發明專利技術具有對現有裝備不做大的改動即可大幅提高其檢測性能的優點，可用于強雜波背景中對低速目標的檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于雷達
，涉及動目標檢測，可用于提高雷達在強雜波背景下對低速目標的檢測性能。
技術介紹
戰場監視雷達作為廣泛使用一種戰場傳感器，與其它戰場傳感器材相比具有全天候，探測距離遠，監視范圍廣的優點。但是戰場監視雷達要在復雜的地物背景和慢動氣象背景中檢測到運動目標，甚至是低速目標，這給信號處理帶來了巨大的挑戰。傳統的雷達動目標檢測技術一般是先讓視頻輸入信號通過一個MTI濾波器，以此來抑制回波數據中的地雜波分量，之后對MTI濾波器的輸出信號沿慢時間做FFT變換，在這里FFT變換相當于一組多普勒濾波器組，最后再在多普勒域對每個通道做單元平均恒虛警檢測CA-CFAR。但一方面由于這樣的處理器要先通過一個MTI濾波器，當目標的多普勒頻率落在此濾波器的凹口附近時，尤其是當MTI濾波器的凹口較寬時目標分量可能就被濾除，從而造成目標的漏檢；另一方面當處理器在對某一檢測單元做恒虛警檢測時，要先估計此檢測單元處的干擾電平功率，估計時要求所選的估計樣本是獨立同分布的，但在實際中，由于雜波沿距離維的分布一般是劇烈變化的，因而只能在離檢測單元比較近的兩側選取參考單元作來作為干擾電平的估計樣本，這樣就大大限制了估計樣本的數目，而CA-CFAR檢測的虛警損失是與參考單元數目相關的，參考單元越多恒虛警損失越少。因而雖然此類處理器具有結構簡單，運算速度快的優點，但是其在強雜波區的檢測性能并不是十分理想，特別是在強雜波背景中對低速目標的檢測性能更是急速下滑。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種，并在對現有裝備不做大的改動的情況下，改善雷達在強雜波背景下對低速目標的檢測性能。本專利技術的技術思路是:將認知雷達的思想運用到戰場監視雷達的信號接收端，其核心是充分利用幀間信息，從而提高檢測器在強雜波背景下對低速目標的檢測性能。認知雷達是近年提出來的一種全新的信號處理系統。所謂認知指的是:人們認識周邊環境的心理活動，認知行為包括觀察，思考，推理，判斷，問題解決以及記憶。簡而言之，認知雷達能不斷地感知周邊環境，并將獲取的環境信息存入環境動態數據庫中，進而自適應地調整雷達的各種參數。根據上述思路，本專利技術的雷達檢測方法，包括如下步驟:I)令x_表示雷達第m幀第i個方位角第P個距離單元的回波數據，其中l^m^m0, l^i^I,l^pi^D,m0表示當前巾貞序號， I表示每一巾貞雷達方位角的個數，D表示每一個方位角的距離單元數，&表示零速濾波器，其系數全為I ;通過零速濾波器得到回波數據中的地雜波分量ymip為:y- = <Ψ七。，其中T表示轉置；2)根據地雜波分量ymip，獲得當前幀Hitl第i個方位角第P個距離單元的干擾電平功率的估計值3)根據步驟2)得到的干擾電平功率的估計值，將當前幀Hi0劃分為雜波區和噪聲區這兩個區域；4)計算當前幀Hitl第i個方位角與先前幀Hi1第j個方位角的相關系數Aivjw: Ym ,.Ym.Pnvhij = ^~，1 ^ mX < 爪，K 人./ ^ 1叫.;/⑴.J其中II.I I表示2范數，Ymoi =表示當前幀mQ第i個方位角的一段長度為c的地雜波數據，Yow.= \_ymijiyymii2,..■ ,ymijC~\表示第1 巾貞第j個方位角的一段長度為c的地雜波數據，H表示共軛轉置；5)根據當前幀Hitl第i個方位角與先前幀Hi1第j個方位角的相關系數Avilf校正天線的指向誤差:若Avw,, =nJax AwHg則判定當前幀％與先前幀&是對準的，并將當前幀mQ的第iQ個方位角和先前幀Hi1的第jQ個方位角分別作為當前幀mQ和先前幀Hi1的基準，完成指向誤差的校正，校正后的回波數據存入環境動態數據庫EDDB中；反之，判定當前幀Hi0與先前幀Hl1是未對準的，舍去先前幀Hl1的回波數據；6)根據步驟3)的劃分，利用環境動態數據庫中的回波數據，計算當前幀Hitl第i個方位角第P個距離單元的干擾協方差矩陣的估計值權利要求1.一種，包括如下步驟: 1)令xmip表示雷達第m巾貞第i個方位角第P個距離單元的回波數據，其中I彡m彡nvl^i^I,l^p^D,m0表不當前巾貞序號，I表不每一巾貞雷達方位角的個數，D表不每一個方位角的距離單元數，h表示零速濾波器，其系數全為I ;通過零速濾波器得到回波數據中的地雜波分量ymip為:2.根據權利要求1所述的，其中所述步驟2)中干擾電平功率的估計值3.根據權利要求1所述的，其中所述步驟7)中的濾波器系數4.根據權利要求1所述的，其中所述步驟8)中的輸出信號通過如下公式計算全文摘要本專利技術公開了一種，主要解決現有方法在強雜波背景中對低速目標的檢測性能差的缺陷。其實現過程是從回波中分離出地雜波分量；根據地雜波分量得到當前幀的雜波圖；根據雜波圖感知環境將當前幀劃分為噪聲區和雜波區；根據地雜波分量計算相關系數，利用它校正天線指向誤差，并將校正后的回波數據存入環境動態數據庫EDDB中；根據當前幀的劃分，利用EDDB中的回波數據估計干擾協方差矩陣；根據估計的干擾協方差矩陣得到自適應濾波器系數，并對輸入數據做自適應濾波處理；對濾波器的輸出做恒虛警檢測。本專利技術具有對現有裝備不做大的改動即可大幅提高其檢測性能的優點，可用于強雜波背景中對低速目標的檢測。文檔編號G01S7/41GK103197297SQ20131009156公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月21日 優先權日2013年3月21日專利技術者劉宏偉, 方明, 戴奉周, 趙永波, 糾博 申請人:西安電子科技大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于認知框架的雷達動目標檢測方法，包括如下步驟：1）令xmip表示雷達第m幀第i個方位角第p個距離單元的回波數據，其中1≤m≤m0，1≤i≤I，1≤p≤D，m0表示當前幀序號，I表示每一幀雷達方位角的個數，D表示每一個方位角的距離單元數，h0表示零速濾波器，其系數全為1；通過零速濾波器得到回波數據中的地雜波分量ymip為：其中T表示轉置；2）根據地雜波分量ymip，獲得當前幀m0第i個方位角第p個距離單元的干擾電平功率的估計值3）根據步驟2）得到的干擾電平功率的估計值，將當前幀m0劃分為雜波區和噪聲區這兩個區域；4）計算當前幀m0第i個方位角與先前幀m1第j個方位角的相關系數ρm0m1ij=||Ym0iH·Ym1j||||Ym0iH||·||Ym1j||,1≤m1<m0,1≤i,j≤I其中||·||表示2范數，表示當前幀m0第i個方位角的一段長度為C的地雜波數據,表示第m1幀第j個方位角的一段長度為C的地雜波數據,H表示共軛轉置；5）根據當前幀m0第i個方位角與先前幀m1第j個方位角的相關系數校正天線的指向誤差：若則判定當前幀m0與先前幀m1是對準的，并將當前幀m0的第i0個方位角和先前幀m1的第j0個方位角分別作為當前幀m0和先前幀m1的基準，完成指向誤差的校正，校正后的回波數據存入環境動態數據庫EDDB中；反之，判定當前幀m0與先前幀m1是未對準的，舍去先前幀m1的回波數據；6）根據步驟3）的劃分，利用環境動態數據庫中的回波數據，計算當前幀m0第i 個方位角第p個距離單元的干擾協方差矩陣的估計值R^m0ip=(12L·Σu=p-L,u≠pp+Ltm0iu·tm0iuH+Σm1<m0βm0-m1·(12L+1Σv=p-Lp+Ltm1iv·Hm1ivH))/(1+Σm1<m0βm0-m1)其中，L表示單側參考窗的長度，β表示遺忘因子，這兩個參數取決于估計單元所處的區域；表示環境動態數據庫中當前幀m0第i個方位角第u個距離單元的回波數據；表示環境動態數據庫中先前幀m1第i個方位角第v個距離單元的回波數據；7）利用上述估計值在最大信噪比MSN準則下，計算當前幀m0第i個方位角第p個距離單元的濾波器系數8）利用步驟7）的濾波器系數得到當前幀m0第i個方位角第p個距離單元的輸出信號9）設定的目標檢測虛警概率為Pfa，則與其對應的檢測閾值為T＝?ln(1?(1?Pfa)1/N)，將自適應濾波后輸出信號的功率與檢測閾值T和背景功率估計值的乘積進行比較，若在輸出的N個通道中只要有一個通道滿足則表示檢測到目標；若在輸出的N個通道中所有的通道都滿足則表示沒有檢測到目標。FDA00002946736500011.jpg,FDA00002946736500012.jpg,FDA00002946736500013.jpg,FDA00002946736500015.jpg,FDA00002946736500016.jpg,FDA00002946736500017.jpg,FDA00002946736500018.jpg,FDA00002946736500021.jpg,FDA00002946736500023.jpg,FDA00002946736500024.jpg,FDA00002946736500025.jpg,FDA00002946736500026.jpg,FDA00002946736500027.jpg,FDA00002946736500028.jpg,FDA00002946736500029.jpg,FDA000029467365000210.jpg,FDA000029467365000211.jpg,FDA000029467365000212.jpg...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉宏偉，方明，戴奉周，趙永波，糾博，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：