基于四维稳态杂波图的强杂波背景下低慢小目标检测方法转让专利
申请号 : CN202110942334.0
文献号 : CN113625267B
文献日 : 2022-01-28
发明人 : 温志津 , 刘阳 , 李晋徽 , 晋晓曦 , 牛余凯
申请人 : 中国人民解放军32802部队
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于四维稳态杂波图的强杂波背景下低慢小目标检测方法,其特征在于,其具体步骤包括:
S1,杂波图编码管理,利用低慢小目标探测雷达获取目标回波数据,根据低慢小目标探测雷达扫描范围和波束宽度,对低慢小目标探测雷达发射电磁波的波位进行波位标号,每个方位波位为Ai,俯仰波位为Ej,其中,i=0,1,…N,i为方位波位序号,N为方位波位总数,j=0,1,…M,j为俯仰波位序号,M为俯仰波位总数,从目标回波数据中生成每个方位和俯仰波位组合对应的杂波图,并根据波位对杂波图进行编码管理,方位波位Ai和俯仰波位Ej所构成的波位组合对应的杂波图记为 每个杂波图用二维矩阵表示,该二维矩阵的矩阵维度为距离r×速度v,矩阵元素为对目标回波数据依次进行数字波束形成、脉冲压缩、MTD处理后得到的幅度谱数据;
S2,对极慢速目标检测时,采用静态杂波图模式,并在规定的时间段内进行电磁环境数据采集;
S3,设置杂波图更新条件,杂波图采用定时更新或者根据更新条件进行更新;
S4,对每个杂波图的初始的二维矩阵进行赋零操作;
S5,启动杂波图建图过程,当低慢小目标探测雷达完成第1圈扫描后,对应的杂波图为对在第1圈扫描后的波位组合Ai,Ej下得到的目标回波数据,依次进行数字波束形成、脉冲压缩、MTD处理后得到的幅度谱数据;当低慢小目标探测雷达完成第k圈扫描后,对杂波图进行更新,得到更新后的杂波图为:S6 ,低 慢小 目 标探 测 雷 达进 行 n圈 扫 描 后 ,更 新后 的 杂波 图 为 :该计算过程等效为对每圈数据进行等权
重平均计算,即: 即
完成对n圈扫描后得到的所有幅度谱数据的平均计算,得到并保存每个波位组合对应的杂波图 结束杂波图建图过程,n≥10;
S7,超杂波检测,将低慢小目标探测雷达第m(m>n)圈扫描后得到的目标回波数据,依次进行数字波束形成、脉冲压缩、MTD处理后,得到幅度谱数据,将幅度谱数据与已建立的杂波图 进行超杂波检测,即在杂波图中统计环境杂波幅度数据,将幅度谱数据与环境杂波幅度数据进行比较,超过环境杂波背景幅度一定门限即认为检测出目标。
2.如权利要求1所述的基于四维稳态杂波图的强杂波背景下低慢小目标检测方法,其特征在于,超杂波检测的详细过程包括:所述的低慢小目标探测雷达扫描完成1圈扫描后得到的某一波位组合下的目标回波数据,该目标回波数据为q×s×u维的三维矢量矩阵Darray,其中,q为接收通道数,s为每个脉冲的距离采样点数,u为脉冲数,对该目标回波数据进行数字波束形成DBF,得到DBF后的两维矢量数据DDBF,在距离维度上对DDBF进行脉冲压缩处理,得到两维脉压后矢量数据DDPC,在脉冲维度上对脉压后矢量数据DDPC进行MTD处理,再对处理结果进行取模处理,得到两维(距离×速度)矢量数据
所述的将幅度谱数据与已建立的杂波图 进行超杂波检测,雷达进行第m圈扫描后,扫描至波位(Ai,Ej)处,在距离‑速度刻度(rp,vq)处的距离‑速度检测标记为:其中, 为雷达进行第m圈扫描后,扫描至波位(Ai,Ej)处,在距离‑速度刻度(rp,vq)处得到的包括距离和速度的两维探测数据, 为雷达进行第n圈扫描后,扫描至波位(Ai,Ej)处,在距离‑速度刻度(rp,vq)处得到的杂波图,为雷达进行第m圈扫描后,扫描至波位(Ai,Ej)处,在距离‑速度刻度(rp,vq)处得到的探测数据的过杂波门限标记,T为杂波门限;(rp,vq)表示目标的距离‑速度刻度值;
对于第m圈扫描后得到的幅度谱与杂波图数据的比值大于门限T时,该距离‑速度刻度(rp,vq)处的检测标记取值为1,即该距离‑速度刻度处检测出目标,当第m圈扫描后得到的幅度谱与杂波图数据的比值小于门限T时,该距离‑速度刻度(rp,vq)处的检测标记取值为0,即该距离‑速度刻度处没有检测出目标;门限T的取值根据雷达所处环境的杂波条件,通过对获取的先验环境数据信息进行统计分析得到,即对每个波位(Ai,Ej)处的数据进行幅度统计,得出幅度概率分布数据,根据概率分布数据查找一定虚警概率对应的门限数据。
说明书 :
基于四维稳态杂波图的强杂波背景下低慢小目标检测方法
技术领域
背景技术
动态范围较窄。
次,由于此类目标的RCS较小,致使其回波能量较低并淹没于各种杂波、噪声中难以检测,导
致雷达的探测概率在城市等重杂波环境下急剧恶化。
重交叠,采用经典动目标显示MTI和动目标检测MTD等频域滤波手段检测时性能严重下降,
难以完成对该类目标有效探测。
发明内容
露引起的虚警概率。
号,每个方位波位为Ai,俯仰波位为Ej,其中,i=0,1,…N,i为方位波位序号,N为方位波位总
数,j=0,1,…M,j为俯仰波位序号,M为俯仰波位总数,从目标回波数据中生成每个方位和
俯仰波位组合对应的杂波图,并根据波位对杂波图进行编码管理,方位波位Ai和俯仰波位Ej
所构成的波位组合对应的杂波图记为 每个杂波图用二维矩阵表示,该二维矩阵的矩
阵维度为距离r×速度v,矩阵元素为对目标回波数据依次进行数字波束形成、脉冲压缩、
MTD处理后得到的幅度谱数据;
比较大,这对极慢速的图检测效果影响较大,因此对极慢速目标检测时,采用静态杂波图模
式,并在规定的时间段内进行电磁环境数据采集,以减小对极慢速目标检测的影响;当对极
慢速目标检测要求不高时,也可以采用动态杂波图;杂波图种类包括静态杂波图和动态杂
波图;
回波数据,依次进行数字波束形成、脉冲压缩、MTD处理后得到的幅度谱数据;当低慢小目标
探测雷达完成第k圈扫描后,对杂波图进行更新,得到更新后的杂波图为:
重平均计算,即: 即
完成对n圈扫描后得到的所有幅度谱数据的平均计算,得到并保存每个波位组合对应的杂
波图 结束杂波图建图过程,n≥10;
杂波图 进行超杂波检测,即在杂波图中统计环境杂波幅度数据,将幅度谱数据与
环境杂波幅度数据进行比较,超过环境杂波背景幅度一定门限即可认为检测出目标,超杂
波检测的详细过程包括:
脉冲的距离采样点数,v为脉冲数,对该目标回波数据进行数字波束形成DBF,得到DBF后的
两维矢量数据DDBF,在距离维度上对DDBF进行脉冲压缩处理,得到两维脉压后矢量数据DDPC,
在脉冲维度上对脉压后矢量数据DDPC进行MTD处理,再对处理结果进行取模处理,得到两维
(距离×速度)矢量数据
行第n圈扫描后,扫描至波位(Ai,Ej)处,在距离‑速度刻度(rp,vq)处得到的杂波图,
为雷达进行第m圈扫描后,扫描至波位(Ai,Ej)处,在距离‑速度刻度
(rp,vq)处得到的探测数据的过杂波门限标记,T为杂波门限。(rp,vq)表示目标的距离‑速度
刻度值。
的幅度谱与杂波图数据的比值小于门限T时,该距离‑速度刻度(rp,vq)处的检测标记取值为
0,即该距离‑速度刻度处没有检测出目标;门限T的取值根据雷达所处环境的杂波条件,通
过对获取的先验环境数据信息进行统计分析得到,即对每个波位(Ai,Ej)处的数据进行幅度
统计,得出幅度概率分布数据,根据概率分布数据查找一定虚警概率对应的门限数据。
波泄露引起的虚警概率。
附图说明
具体实施方式
号,每个方位波位为Ai,俯仰波位为Ej,其中,i=0,1,…N,i为方位波位序号,N为方位波位总
数,j=0,1,…M,j为俯仰波位序号,M为俯仰波位总数,从目标回波数据中生成每个方位和
俯仰波位组合对应的杂波图,并根据波位对杂波图进行编码管理,方位波位Ai和俯仰波位Ej
所构成的波位组合对应的杂波图记为 每个杂波图用二维矩阵表示,该二维矩阵的矩
阵维度为距离r×速度v,矩阵元素为对目标回波数据依次进行数字波束形成、脉冲压缩、
MTD处理后得到的幅度谱数据;
比较大,这对极慢速的图检测效果影响较大,因此对极慢速目标检测时,采用静态杂波图模
式,并在规定的时间段内进行电磁环境数据采集,以减小对极慢速目标检测的影响;当对极
慢速目标检测要求不高时,也可以采用动态杂波图;
的频率可设置为半天1次;所述的根据更新条件进行更新,是指在天气条件变换较快的情况
下;
回波数据,依次进行数字波束形成、脉冲压缩、MTD处理后得到的幅度谱数据;当低慢小目标
探测雷达完成第k圈扫描后,对杂波图进行更新,得到更新后的杂波图为:
重平均计算,即: 即
完成对n圈扫描后得到的所有幅度谱数据的平均计算,得到并保存每个波位组合对应的杂
波图 结束杂波图建图过程,n≥10;
杂波图 进行超杂波检测,即在杂波图中统计环境杂波幅度数据,将幅度谱数据与
环境杂波幅度数据进行比较,超过环境杂波背景幅度一定门限即可认为检测出目标,超杂
波检测的详细过程包括:
脉冲的距离采样点数,v为脉冲数,对该目标回波数据进行数字波束形成DBF,得到DBF后的
两维矢量数据DDBF,在距离维度上对DDBF进行脉冲压缩处理,得到两维脉压后矢量数据DDPC,
在脉冲维度上对脉压后矢量数据DDPC进行MTD处理,再对处理结果进行取模处理,得到两维
(距离×速度)矢量数据
行第n圈扫描后,扫描至波位(Ai,Ej)处,在距离‑速度刻度(rp,vq)处得到的杂波图,
为雷达进行第m圈扫描后,扫描至波位(Ai,Ej)处,在距离‑速度刻度
(rp,vq)处得到的探测数据的过杂波门限标记,T为杂波门限。(rp,vq)表示目标的距离‑速度
刻度值。
的幅度谱与杂波图数据的比值小于门限T时,该距离‑速度刻度(rp,vq)处的检测标记取值为
0,即该距离‑速度刻度处没有检测出目标;门限T的取值根据雷达所处环境的杂波条件,通
过对获取的先验环境数据信息进行统计分析得到,即对每个波位(Ai,Ej)处的数据进行幅度
统计,得出幅度概率分布数据,根据概率分布数据查找一定虚警概率对应的门限数据,例如
当控制杂波虚警率为10%以下时,查询概率分布中90%对应的门限值T。
135dB(相对值),落在区间135±5dB的置信度约为70%,以135dB作为杂波背景,10dB作为门
限值,则杂波过检测门限的概率约为2%,可大大降低虚警概率,同时提高了对小目标的检
测概率(相对于传统CFAR,见图7,图8,图9)。
替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。