[发明专利]一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法

说明书

公开一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法，包括：步骤1：将锯齿波差频信号进行快时域的快速傅里叶变换；步骤2：将步骤1的结果进行固定杂波对消MTI处理；步骤3：进行慢时域快速傅里叶变换，形成距离‑速度二维信号频谱，对信号频谱求模处理，得到被检测单元模值M(k,l)；步骤4：计算被检测单元模值的二维滑窗背景值Y(k,l)；步骤5：根据最大探测距离，将距离向分成n段，判断待检测距离门号属于哪个距离段，选用该距离段的固定门限K_b；步骤6：判断如果M(k,l)＞K_a×Y(k,l)并且M(k,l)＞K_b则判定被检测单元的信号幅度过门限，存在目标，否则不存在目标。

技术领域

本发明属于调频连续波雷达探测领域，涉及一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法。

背景技术

连续波雷达是连续发射电磁波的雷达，发射信号是非调制的,多频率的,或频率经过调制的。非调制(单一频率)连续波雷达通过测量运动物体的多普勒频移来计算物体的运动速度，能对相当距离范围内的具有任何速度的目标进行测速。非调制连续波雷达对目标只能测速不能测距。不过可通过适当的调制载波来同时得到目标的距离和速度信息，即适当调制信号的频率和相位并经过对回波的数字信号处理来获得距离和速度信息。调制连续波雷达都能测距，多频连续波雷达还可以区分出活动目标和静止目标。调频连续波雷达能测量活动目标的距离和速度信息。连续波雷达主要用于测高、近炸引信、多普勒导航、目标搜索跟踪和识别、交通管制、战场监视、导弹制导等方面。连续波体制雷达发射功率在一段时间内分配比较平均，功率不随时间明显变化。连续波雷达的发射频谱窄，电路简单；峰值功率小，更容易和简单的固态发射机兼容。由于连续波雷达不停的发射和接收电磁波，除了几乎无距离盲区的优点，同时也带来了发射电磁波直接泄漏到接收端造成的干扰和发射机本振信号直接泄漏到接收机的低噪声放大器或放大链路上的这些缺陷，会造成有源器件提前饱和，混频损耗增大，放大器增益降低。

传统调频连续波采用多周期锯齿波进行目标检测的算法流程，通过对回波差频信号做快时域的FFT、固定杂波对消MTI和慢时域的FFT形成的差频-多普勒维矩阵进行二维CFAR处理，求解目标的距离和速度；一般二维CFAR处理使用单元平均恒虚警检测方法(CA-CFAR)，滑窗滤波器由检测单元、保护单元和参考单元组成，检测单元和保护单元的权值系数设置为0，参考单元的权值系数设置为1，将二维矩阵按照固定的滑窗长度在两个维度上进行滑窗求背景值，作为检测单元邻近噪声功率的估计值；检测单元与一个固定噪声系数值以及噪声功率乘上一个由虚警概率和噪声统计特性确定的门限系数后通过比较器比较，判定当前检测单元是否为目标。此方法实现简单，运算量小，适用于均匀噪声背景下的目标检测；若差频信号在快时域(距离向)各段底噪由于旁瓣原因呈现非均匀状态，速度维由于固定杂波展宽及低速干扰群目标的影响，在低频段噪声抬高，从而导致错检或者漏检慢速小目标。实际应用中，慢速目标常常出现，作为入侵躲避雷达系统探测的方式，所以普通的单元平均恒虚警检测方法，无法满足系统对慢速小目标的探测需要。

发明内容

为了提升低空慢速小目标雷达目标检测效果，本发明提出一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法。该方法在二维CFAR的频率向滑窗处理时，根据不同的速度范围采用不同的滑窗长度，有效地避免了固定杂波展宽对低速合作目标检测的干扰；在对检测单元的判定过程中，根据检测单元所在距离门号，选择对应的固定门限，有效解决了近距固定门限设置过低，导致虚警率上升，远距离固定门限设置过高，损失信噪比，导致最大探测距离不够的问题，提高了对慢速小目标的检测成功率；另外此方法使用优化设计的DSP矢量运算函数，提高了运算效率，满足雷达实时处理的要求。

具体地，根据本发明的一个方面，提供了一种基于分段门限的低空慢速小目标检测方法，包括如下步骤：

步骤1：将差频信号进行快时域的快速傅里叶变换；

步骤2：将步骤1的结果进行固定杂波对消MTI处理；