网格化FRFT域雷达目标检测与多级联合虚警剔除方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112904302A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110436854.4(22)申请日2021.04.22(71)申请人中国人民解放军海军航空大学地址264001山东省烟台市芝罘区二马路188号科研学术处(72)发明人黄勇关键陈小龙王国庆薛永华刘书岩刘宁波丁昊何友(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称网格化FRFT域雷达目标检测与多级联合虚警剔除方法(57)摘要本发明涉及一种网格化FRFT域雷达目标检测与多级联合虚警剔除方法，属于雷达信号处理和目标检测技术领域。本发明首先解决了常规FRFT域目标检测面临的两个自变量参数搜索范围和搜索步长难以量化的问题，建立了多普勒‑加速度二维搜索网格；然后针对CFAR检测后虚警较多的问题，在距离‑多普勒‑加速度三维数据空间中，对过门限后的点迹通过二维点迹凝聚、二维检测融合以及三维点迹凝聚三个步骤实施多级联合虚警剔除。与常规FRFT域目标检测方法相比，本发明给出的FRFT域雷达目标检测及虚警剔除方法具有明确的参数搜索网格，且通过多级联合虚警剔除技术，利用目标与虚警在不同维度上的特征差异来剔除虚警，有效地解决了FRFT域雷达目标检测虚警较高的问题。CN112904302ACN112904302A权利要求书1/2页1.网格化FRFT域雷达目标检测与多级联合虚警剔除方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立多普勒‑加速度二维搜索网格；S2、对各个距离单元的回波脉冲串数据进行加速度补偿，并对经过加速度补偿的脉冲串数据，做加窗傅立叶变换，从而形成对应于每个加速度网格点的“距离‑多普勒”谱，并在该谱域中完成CFAR检测，形成对应于每个加速度网格点的“距离‑多普勒”二维点迹图；S3、针对每个加速度网格点的“距离‑多普勒”二维点迹图，进行二维点迹凝聚，并结合点迹特征信息剔除虚警；S4、利用相邻三个加速度网格点对应的“距离‑多普勒”二维点迹图，进行二维检测融合，以剔除虚警；S5、在“距离‑多普勒‑加速度”三维空间中进行三维点迹凝聚，提取点迹中谱值最大者对应的“多普勒‑加速度”谱中多普勒维跨度的排序信息，然后利用此信息剔除虚警。2.根据权利要求1所述的网格化FRFT域雷达目标检测与多级联合虚警剔除方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：S11、根据多普勒效应在匀加速运动目标的雷达回波脉冲串中的表现形式选取多普勒fd与加速度a这两个参数来构建FRFT处理中的二维参数搜索空间，其中fdt表示瞬时多普勒，fd表示当前脉冲串中目标起始多普勒，在本发明中简称为多普勒，对应目标在当前脉冲串中的起始速度，a表示目标加速度，λ表示波长；T表示脉冲重复周期；l表示脉冲序号，l＝0,…,L‑1，L表示脉冲串长度，即脉冲个数；S12、根据目标多普勒fd的取值范围和搜索步长形成多普勒维的网格点如下：搜索起始点是搜索步长是多普勒维网格点是多普勒维网格序号是n,n＝0,…,L‑1，是脉冲重复频率；S13、形成加速度维的搜索网格点；S14、利用S12形成的多普勒搜索网格点和S13形成的加速度搜索网格点，组合形成多普勒‑加速度二维搜索网格。3.根据权利要求2所述的网格化FRFT域雷达目标检测与多级联合虚警剔除方法，其特征在于，所述步骤S13具体为：首先，根据目标在观测时长内所能达到的最大速度变化|Vmax|，确定加速度的变化范围为然后，根据如下原则，即，在观测时长内，加速度在搜索步长内的变化不能使多普勒的变化超过一个多普勒搜索步长，确定加速度的搜索步长为于是，形成加速度维的网格点如下：搜索起始点是搜索步长是加速度维网格点是加速度维网格序号是m,2CN112904302A权利要求书2/2页其中，表示向上取整。4.根据权利要求1所述的网格化FRFT域雷达目标检测与多级联合虚警剔除方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下：S31、在“距离‑多普勒”二维点迹图上进行“距离‑多普勒”二维平滑，消除CFAR检测导致的目标点迹断裂现象，其中，每一维平滑采用的平滑窗口长度都是5，平滑系数都是1/5；S32、在平滑后的“距离‑多普勒”二维点迹图上，利用8‑连通规则进行二维点迹凝聚，提取每团点迹的多普勒维长度和距离维长度；S33、按如下方式设置点迹的多普勒维长度的上限与下限、距离维长度的上限与下限，多普勒维长度与距离维长度均在各自上限与下限之内的点迹才能得以保留，否则被认为是虚警，予以剔除；多普勒维长度下限与上限的设置：多普勒维长度下限是，10与两者中的大者；多普勒维长度上限是，100与两者中的大者；距离维长度下限与上限由以下因素共同决定：一是距离维采样率；二是距离分辨率；三是所关心目标的最大最