一种基于分段杂波图恒虚警的近距离盲区目标检测方法与流程

1.本发明涉及一种基于分段杂波图恒虚警的近距离盲区目标检测方法，基于分段恒虚警、全通道杂波图、杂波图恒虚警背景选大等方法进行近距离盲区目标检测。


背景技术：

2.在现代战争中，战略预警作用愈发凸显，往往要求对主要监视方向做到敌作战平台刚刚起飞，我方雷达已经发现并实时追踪。因此，对雷达的探测距离要求越来越高。为了提高探测距离，雷达往往采用大时宽脉冲等技术予以解决。该技术虽然可以有效提升雷达探测距离，但同时带来了近距离盲区过大等问题，使得雷达无法有效兼顾阵地附近本方飞机的训练保障。目前，为了解决近距离盲区问题，一般有以下几类方法：
3.1)近距离补盲脉冲
4.在大时宽脉冲前，专门设计一个小时宽脉冲，长度通常在几十微秒的量级，同时设计一段时间的静默接收期，长度通常在几百微秒(与大时宽脉冲的时间宽度相等)，用于探测近距离盲区目标。该方法虽然可以有效解决近距离盲区的问题，但同时带来新的问题。其需要预留专门的时间资源用于近距离盲区目标的探测，降低了雷达的时间资源利用率，使得雷达大时宽脉冲的可利用时间减少，导致大时宽脉冲的可积累个数变少，积累后功率降低，雷达最大探测距离下降。
5.2)利用半脉压区探测目标
6.大时宽脉冲之所以不能探测近距离目标，是因为在发射能量期间，雷达不能接收信号。因此脉冲越宽，则近距离盲区越大。某些雷达为了尽量不牺牲时间资源，基本不设计专门的补盲脉冲，而是采用部分能量接收后探测目标的策略，即利用半脉压区进行目标检测的技术。在近距离盲区中，雷达由于发射期间无法接收，导致接收的近距离盲区中的目标回波脉冲不完整，只有部分脉冲被接收。目标距离越近，则可被接收的目标回波脉冲剩余越少。利用该部分剩余脉冲进行目标检测时，由于脉冲不完整，导致处理得益迅速下降，导致目标探测概率迅速下降，雷达近距离探测能力受损。


技术实现要素：

7.针对背景技术的不足，本发明综合利用分段恒虚警、全通道杂波图以及杂波图恒虚警背景选大等技术，在近距离盲区利用部分脉冲完成目标检测，同时确保处理得益基本不下降，可支撑雷达完成近距离盲区的目标检测，不额外要求时间资源用于近距离盲区目标探测。
8.本发明的技术方案是：基于分段杂波图恒虚警的近距离盲区目标检测方法，包括以下步骤：
9.步骤一、针对近距离盲区目标回波脉冲不完整特点，采用特殊的分段恒虚警，将近距离盲区分为多段。回波脉冲剩余越少，则估计恒虚警背景时采用保护单元越多。
10.步骤二、进行全通道杂波图估值，区别于一般雷达只在地杂波通道进行杂波估值，
本发明在雷达的所有处理通道均进行杂波图估值。
11.步骤三、对同一个数据单元的同一个处理通道的恒虚警估值和杂波图估值，选取较大者作为背景估值。
12.步骤四、采用独立门限进行判决，该门限有别于雷达非近距离盲区的门限。超过门限的即被认定为目标。
13.本发明的优点在于：本发明的方法能够在不额外增加时间资源消耗的前提下，显著提升雷达在近距离盲区的目标探测能力。传统方法在近距离盲区依然使用经典的恒虚警处理方法，未考虑目标回波的不完整脉冲将导致脉冲压缩不完全(以下简称半脉压)、脉冲压缩后波形展宽、信噪比降低。本方法根据半脉压特点，制定特殊的处理方法，将保护单元的选取个数与可接收目标回波的脉冲剩余比例关联起来，保证了恒虚警背景估值不因为脉冲压缩后波形展宽而被人为估高导致信噪比下降。不同于传统方法仅在地杂波通道进行杂波图处理，本发明采用全通道杂波图处理，将杂波图背景估值与恒虚警背景估值进行选大处理，进一步降低虚警概率。为了进一步提升雷达在近距离盲区的目标探测能力，采用独立门限进行判决。
附图说明
14.图1全脉压、半脉压对比结果。
15.图2为基于分段杂波图恒虚警的近距离盲区目标检测方法流程框图。
具体实施方式
16.名词解释：时宽：雷达脉冲的持续时间。
17.pri：雷达重复周期。
18.半脉压区：脉冲体制雷达，由于在发射脉冲期间不能接收，导致发射持续时间内的目标回波接收不完整，导致脉冲压缩后波形展宽，处理得益下降，将该区域称为半脉压区。
19.保护单元：为防止恒虚警背景估值不准确而将当前单元左右直接相邻的若干个单元去除，不参与恒虚警背景估值。
20.以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
21.如图1所示，本发明的方法包括以下步骤，步骤一，将近距离盲区划分为7段，根据可接收目标回波的脉冲剩余比例确定恒虚警背景估值时的保护单元个数。7段的具体脉冲剩余比例如下表所示：
22.表一 保护单元取值
23.剩余比例(a)保护单元(b)a≥80％b＝270％≤a＜80％b＝460％≤a＜70％b＝550％≤a＜60％b＝640％≤a＜50％b＝730％≤a＜40％b＝8a＜30％b＝10
24.表1为根据工程实践最佳的参数比，这样能够近距离盲距的探测能力。
25.对每一个pri的回波数据进行恒虚警背景估值。一般而言，雷达进行恒虚警背景估值时会取保护单元为2，这在目标回波脉冲被完全接收到时是可行的。然而在半脉压区，由于接收到的目标回波脉冲不完整，脉冲压缩时会成为非匹配滤波，此时脉冲压缩后的结果将会展宽，如下图所示。脉冲时宽原本为300微秒，分别进行了300微秒回波的全脉压(右边)、200微秒回波的半脉压(中间)及100微秒回波的半脉压(左边)。可见，随着可处理的脉冲脉宽不断减少，脉冲压缩后的结果是不断展宽。用常规的2个保护单元来计算恒虚警背景估值，会使目标位置处的恒虚警背景估值变高，从而导致目标无法被检测出来。
26.恒虚警背景估值时采用单元平均选大恒虚警方式。雷达一般具有10到20个mtd处理通道，其中第一个处理通道一般用于处理地杂波。雷达扫描一圈一般有3000-5000个pri，可将其等同于方位。通常一个pri有4000-6000个数据单元，将其按距离远近顺序排列，编号越小则距离越近。取近距离盲区的数据单元，通常为600-800个单元。设代表第k个处理通道的第i个pri的第j个数据单元的恒虚警背景估值。ni由下式计算得出：
[0027][0028]
式中，代表第k个处理通道的第i个pri的第j1个数据单元的幅度值，一般取第k个处理通道的第i个pri的第j个数据单元左右各t个数据单元，左右需跳过b个保护单元不参与估值，确保噪声估值正确，b的取值根据当前数据单元可接收回波脉冲剩余比例参照表一确定。对选取的左右各t个单元分别计算其均值(t一般取8)，得到均值1(右)和均值2(左)，将其平均后得到当前数据单元在第k个处理通道的恒虚警背景估值对每个处理通道的数据单元均进行恒虚警背景估值。通过步骤，可以提升信噪比，从而提高目标信号的检测能力。
[0029]
步骤二，将雷达经过mtd处理后的数据取出，每个处理通道分别建立杂波图，所有通道均进行杂波图背景估值。杂波图估值采用如下公式。
[0030][0031]
式中，是上一次雷达扫描到本单元时(第i个pri的第j个数据单元)的第k个处理通道的杂波估值，是当前雷达扫描时本单元(第i个pri的第j个数据单元)的第k个处理通道的杂波更新估值，是当前扫描到本单元(第i个pri的第j个数据单元)的第k个处理通道的杂波估值。α是调整更新速度的系数，系数越小更新越快，一般取α＝7/8。雷达每扫描一圈杂波图更新一次。随着时间的推进，每个杂波单元的估值进行递归更新，所以经过一段时间以后，杂波图中存储的是相应杂波单元的背景电平。由下式决定。
[0032][0033]
式中，代表第k个处理通道的第i个pri的第j个数据单元的幅度值。杂波图估值时以当前单元(方位为i，距离为j)为中心单元，将方位跨度为(2c 1)、距离跨度为(2d 1)的区域的所有单元的幅度值求均值，作为c、d的取值与雷达本身参数相关。c一般根据雷达波束宽度确定，取值一般在10到20之间。d根据雷达距离分辨力和杂波平均大小相关，取值一般为8到10之间。
[0034]
步骤三，对步骤一取得的和步骤二取得的进行选大处理。将数据对比，取相同处理通道的相同pri的相同数据单元进行对比，取两种估值中较大的作为当前单元的估值，因为近距离是杂波环境，通过与杂波图进行对比，可以提高本方法的环境适应性。
[0035]
步骤四，采用独立门限进行判决。雷达一般采用同一门限进行判决，即不论距离远近均采用一个门限进行处理。本发明考虑到近距离盲区处理得益不够，将该区域划分为4段，在该区域采用独立门限，根据可接收目标回波的脉冲剩余比例确定门限。具体划分如下表所示。
[0036]
表二 门限取值
[0037]
剩余比例(a)门限(th)a≥80％th＝10db50％≤a＜80％th＝9db30％≤a＜50％th＝8dba＜30％th＝7db
[0038]
表2为根据工程实践最佳的参数比。
[0039]
门限判决如下式所示。
[0040][0041]
式中，代表第k个处理通道的第i个pri的第j个数据单元的幅度值。代表第k个处理通道的第i个pri的第j个数据单元的恒虚警背景估值。是当前扫描到本单元(第i个pri的第j个数据单元)的第k个处理通道的杂波估值。th根据可接收目标回波的脉冲剩余比例确定。
[0042]
经过上式计算后，ca＞0即判决为当前点过门限，可进一步处理，反之则判决当前点未过门限。