拟合干涉相位的虚警剔除方法
【专利摘要】本发明属于雷达虚警检测【技术领域】，涉及拟合干涉相位的虚警剔除方法，其具体步骤为：利用机载广域扫描GMTI雷达系统接收回波信号，得出机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号对应的距离多普勒域上的信号x(r,fd)；对x(r,fd)依次进行杂波抑制和单元平均恒虚警检测处理，得出N个运动目标的多普勒域回波信号，得出第n个疑似运动目标的干涉相位得出第n个疑似运动目标对应的干涉相位拟合值设置虚警门限δ，判断与虚警门限δ的大小关系，|·|表示绝对值；若则认定第n个疑似运动目标为虚警；否则，认定第n个疑似运动目标为目标。
【专利说明】拟合干涉相位的虚警剔除方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达虚警检测【技术领域】，涉及机载广域扫描GMTI (Ground Moving Target Indication,地面动目标检测）雷达系统虚警剔除方法，具体的说是一种基于知识 辅助的拟合干涉相位的虚警剔除方法，用于提高动目标的检测性能。
【背景技术】
[0002] 机载广域扫描GMTI雷达系统不仅可以完成对大场景的观测，获得较高质量的 DBS (Doppler Beam Sharpening,多普勒波束锐化）图像，寻找有价值的静止目标，而且还具 备优秀的动目标检测和定位能力。
[0003] 通常情况下，DBS成像的是利用地面固定场景的回波信息，在运动目标检测过程中 地杂波是需要抑制掉的，使得动目标信息得到保留。载机的运动使不同方向的地面杂波径 向速度不同，因而在回波数据中地面杂波占有一定的频谱宽度。而且，地面杂波的能量很 强，部分动目标特别是慢速目标会淹没在地杂波中，使其很难被检测到。因此，在杂波得到 有效抑制之后，再进行动目标检测，是目前动目标检测雷达最常使用的工作方式，所以杂波 抑制，即虚警剔除方法有必要进行深入的研究。
[0004] 传统的CFAR(Constant False Alarm Rate,恒虚警检测）方法是一种动目标检测 方法。它通过计算检测背景的功率，自适应地调整检测门限，使得动目标检测的虚警概率不 变。恒虚警检测方法不可避免的会受到杂波的影响，除了主瓣杂波对动目标检测产生的干 扰外，雷达天线副瓣照射区的杂波和旁瓣孤立点杂波都会对恒虚警检测造成一定程度的干 扰。恒虚警动目标检测方法主要是以输出功率的高低来判定是否是目标，这种单一的判定 准则在地面非均匀性较强，天线旁瓣较高等情况下，会产生很多虚警。由于机载雷达在飞行 过程中来自不同方位角（扫描角）的地面杂波有着特定的多普勒频率，杂波所处的方位角 与其在回波数据中的多普勒频率是一一对应的，即杂波呈现空时二维耦合性；而动目标和 杂波最显而易见的差异就是动目标存在多普勒频移，这使得动目标的多普勒频率不能与其 真实所处的方位角存在对应关系。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于针对上述CFAR(Constant False Alarm Rate,恒虚警检 测）的不足，提出了一种基于拟合干涉相位的虚警剔除方法。本发明在在CFAR基础上能再 剔除部分虚警，提高动目标的检测性能。
[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0007] 拟合干涉相位的虚警剔除方法包括以下步骤
[0008] 步骤1，利用机载广域扫描GMTI雷达系统接收回波信号，机载广域扫描GMTI雷达 系统接收的回波信号表示为X ;
[0009] 步骤2,将机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号X着方位向进行傅里叶 变换，得出机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号对应的距离多普勒域上的信号 x(r，fd);对机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号对应的距离多普勒域上的信号 X (r，fd)依次进行杂波抑制和单元平均恒虚警检测处理，得出N个运动目标的多普勒域回波 信号，其中，第n个疑似运动目标的多普勒域回波信号表示为Xn(rn，fdn)，r n表示第n个疑似 运动目标的距离单元序号，fdn表示第n个疑似运动目标的多普勒通道序号，n取1至N，N 表示经单元平均恒虚警检测处理得出的疑似运动目标个数；
[0010] 步骤3,得出第n个疑似运动目标的干涉相位;
[0011] 步骤4，得出第n个疑似运动目标对应的干涉相位值％，得出第n个疑似运动目标 对应的干涉相位拟合值#，#二炉+約>;
[0012] 步骤5,设置虚警门限S，判断|穸-与虚警门限S的大小关系，I ? I表示绝对 值；若I 则认定第n个疑似运动目标为虚警；否则，认定第n个疑似运动目标为 目标。
[0013] 本发明的有益效果为：
[0014] 1)本发明以方位角为媒介,将干涉相位和多普勒频率之间建立起对应关系,简化 了确定方位角的值就需要对干涉相位进行解模糊，实现简便；
[0015] 2)本发明对CFAR检测到的目标进行二次过滤，剔除在杂波非均匀性较强或者天 线旁瓣较高情况下造成的虚警，提高动目标的检测性能；
[0016] 3)本发明进一步降低虚警率，效率非常高，适用性广。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的拟合干涉相位的虚警剔除方法的流程图；
[0018] 图2a为仿真实验1中机载广域扫描GMTI雷达系统的第一个接收通道的多普勒域 回波信号的示意图；
[0019] 图2b为仿真实验1中机载广域扫描GMTI雷达系统的第二个接收通道的多普勒域 回波信号的示意图；
[0020] 图3a为仿真实验2中得出的干涉相位值图；
[0021] 图3b为仿真实验2中沿距离向取中值得出的干涉相位图；
[0022] 图4为仿真实验3中得出的拟合干涉相位曲线和数据干涉相位曲线的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0024] 参照图1，为本发明的拟合干涉相位的虚警剔除方法的流程图。该拟合干涉相位的 虚警剔除方法包括以下步骤：
[0025] 步骤1，利用机载广域扫描GMTI雷达系统接收回波信号，机载广域扫描GMTI雷达 系统接收的回波信号表示为X。
[0026] 其具体步骤为：
[0027] 利用机载广域扫描GMTI雷达系统向外发射信号，利用机载广域扫描GMTI雷达系 统接收回波信号；机载广域扫描GMTI雷达系统具有两个接收通道，机载广域扫描GMTI雷达 系统的第一个接收通道Rxl接收的回波信号表示为X1，机载广域扫描GMTI雷达系统的第二 个接收通道Rx2接收的回波信号表示为X2 ;则机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号 X为：
【权利要求】
1. 拟合干涉相位的虚警剔除方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1，利用机载广域扫描GMTI雷达系统接收回波信号，机载广域扫描GMTI雷达系统 接收的回波信号表示为X ; 步骤2,将机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号X着方位向进行傅里叶变换，得 出机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号对应的距离多普勒域上的信号x(r，fd);对 机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号对应的距离多普勒域上的信号X (r，fd)依次 进行杂波抑制和单元平均恒虚警检测处理，得出N个运动目标的多普勒域回波信号，其中， 第η个疑似运动目标的多普勒域回波信号表示为 Xn (rn，fdn)，rn表示第η个疑似运动目标的 距离单元序号，T dn表示第η个疑似运动目标的多普勒通道序号，η取1至N，N表示经单元 平均恒虚警检测处理得出的疑似运动目标个数； 步骤3,得出第η个疑似运动目标的干涉相位-; 步骤4，得出第η个疑似运动目标对应的干涉相位值夠，得出第η个疑似运动目标对应 的干涉相位拟合僅
步骤5,设置虚警门限δ，判断I--参I与虚警门限δ的大小关系，I ·|表示绝对值；若 I 3，则认定第η个疑似运动目标为虚警；否则，认定第η个疑似运动目标为目标。
2. 如权利要求1所述的拟合干涉相位的虚警剔除方法，其特征在于，所述机载广域扫 描GMTI雷达系统具有两个接收通道； 在步骤1中，机载广域扫描GMTI雷达系统的第一个接收通道Rxl接收的回波信号表示 为X1，机载广域扫描GMTI雷达系统的第二个接收通道Rx2接收的回波信号表示为X2 ;则机 载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号X为： X - [X" X2] 其中，[·]τ表示转置。
3. 如权利要求1所述的拟合干涉相位的虚警剔除方法，其特征在于，所述机载广域扫 描GMTI雷达系统具有两个接收通道；在步骤3中，首先得出机载广域扫描GMTI雷达系统的 两个接收通道在距离多普勒单元（r n，fdn)处的共轭相乘后数据X :
其中，上标*表示取共轭，xln(rn，表示机载广域扫描GMTI雷达系统的第一个接收通 道在距离多普勒单元（I^fdn)处的多普勒域回波信号，X2n(I^fdn)表示机载广域扫描GMTI 雷达系统的第二个接收通道在距离多普勒单元（rn，fdn)处的多普勒域回波信号； 然后计算得出第η个疑似运动目标的干涉相位
其中，Vpn表示第η个疑似运动目标相对于雷达的径向速度，d表示两个接收通道之间 的间距，设Kn= JidzVpn，则第η个疑似运动目标的干涉相位#为：
4. 如权利要求3所述的拟合干涉相位的虚警剔除方法，其特征在于，所述步骤4的具体 子步骤为： (4. 1)在机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号对应的距离多普勒域上的信 号x(r，fd)中，选取多普勒中心fd。处的距离多普勒域信号Xm(r m，fd。)，fd。表示多普勒中心 频率，m表示机载广域扫描GMTI雷达系统接收的回波信号对应的距离多普勒域上的信号 X (r，fd)中多普勒中心fd。对应的距离单元数目； 计算出多普勒中心fd。处的距离多普勒域信号xm(rm，fd。）的相位统计均值只/<- :
其中，d表示两个接收通道之间的间距，Vpi表示多普勒中心fd。处第i个距离单元的散 射点相对于雷达的径向速度； (4. 2)得出第η个疑似运动目标对应的干涉相位值
(4. 3)得出第η个疑似运动目标对应的干涉相位拟合值#:
5. 如权利要求1所述的拟合干涉相位的虚警剔除方法，其特征在于，在步骤5中，虚警 门限S为：
其中，d表示两个接收通道之间的间距，△ f为机载广域扫描GMTI雷达系统的多普勒分 辨率，V为机载广域扫描GMTI雷达系统相对于检测区域的径向速度。
【文档编号】G01S7/41GK104391288SQ201410653992
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】王彤, 鲁缘政, 吴建新 申请人:西安电子科技大学