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![一种雷达恒虚警率门限系数自适应调整方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/980dd40c5627a5e9856a561252d380eb62942324.png)
(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 (43)申请公布日 (21)申请号 202011191246.3(22)申请日 2020.10.30(71)申请人 中国人民解放军空军预警学院地址 430019 湖北省武汉市黄浦大街288号(72)发明人 曲智国 李志淮 费太勇 王红 张伟 李世飞 王洪林 唐瑭 赵欣 巫勇 (74)专利代理机构 北京融智邦达知识产权代理事务所(普通合伙) 11885代理人 吴强(51)Int.Cl.G01S 7/41(2006.01)(54)发明名称一种雷达恒虚警率门限系数自适应调整方法(57)摘要本本发明涉及一种雷达恒虚警率门限系数自适应调整方法，该方法为恒虚警检测方法设置高、低两个门限系数，建立门限系数调整α‑RAG 图，根据不同区域、不同多普勒滤波器通道的预检测统计情况，设计每个天线扫描帧α‑RAG图的更新准则，然后再根据α‑RAG图选取相应的门限系数α，乘以背景杂波估值电平作为门限，进行检测判决。
该方法可以根据不同区域的背景噪声或杂波强弱情况，在环境背景估值自适应的基础上，对于不同区域、不同多普勒滤波器通道，实现门限系数的自适应精细调整，从而可以进一步提高或降低检测门限：在强杂波区域设置高门限，以降低虚警数量；在弱杂波区域设置低门限，以提高检测概率。
该方法对于各种背景具有较强的适应性，进一步改善了雷达的检测性能。
权利要求书2页 说明书6页 附图1页CN 112346031 A 2021.02.09C N 112346031A1.一种雷达恒虚警率门限自适应调整方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：设置多个用于测距的距离单元，对于每个距离单元接收到的每个相参处理间隔(Coherent Processing Interval，CPI)内的雷达I、Q回波数据，采用FIR滤波器进行动目标检测(Moving Target Detection，MTD)处理，得到F0+、F1、F2、……、F N-3、F N-2、F0-，共N个多普勒滤波器通道，其中N为多普勒滤波器阶数，也即1个CPI中的脉冲个数；步骤2：根据距离零频的远近，也即距离杂波分布频率的远近，将N个多普勒滤波器通道分为两类：边侧滤波器(Lateral Filter，LF)，包括F0+、F1、F N-2、F0-；中间滤波器(Central Filter，CF)，包括F2、……、F N-3；步骤3：根据设定的虚警概率P fa计算得到门限系数α，α＝f(P fa,CFAR_Type),其中CFAR_ Type表示采用的CFAR类型；f(g)表示不同类型CFAR的门限系数与虚警概率之间的函数关系；步骤4：建立门限系数α自适应调整RAG(Range-Azimuth Graph)图α-RAG；其基本单元大小为p×q，p表示距离单元(Range Cell,RC)的个数，q表示方位单元个数，1个方位单元对应1个CPI时间内的天线扫描角度；对于α-RAG图的每个基本单元，设置两个积累计数器Int_LF 和Int_CF，设置一个由2位二进制数表示的α-Flag值；步骤5：在天线扫描的每一帧周期，对所述α-RAG图进行更新；步骤6：根据更新后的α-RAG图，自适应地调整门限系数，对每个距离单元、每个多普勒滤波器通道利用CFAR门限进行最终检测。
一种多目标精确计算恒虚警检测门限的方法——瑞利拟合法郑刚【摘要】雷达信号的恒虚警处理,在雷达自动检测中,是一个不可缺少的内容.目前关于计算检测门限的方法有很多.由于不同方法存在不同缺点和局限性,很难满足雷达系统的综合要求.本文借鉴传统恒虚警( CFAR)计算方法,提出一种新的恒虚警处理——瑞利拟合法.该方法与传统的恒虚警处理方法相比,不仅在多目标检测方面具有显著优点,而且检测门限精度高,很容易达到雷达指标要求.【期刊名称】《现代导航》【年(卷),期】2012(003)002【总页数】6页(P100-105)【关键词】瑞利分布;数学拟合;虚警概率;恒虚警率;检测概率;雷达;噪声【作者】郑刚【作者单位】中国电子科技集团公司第二十研究所,西安 710068【正文语种】中文【中图分类】TN957为满足雷达系统对虚警概率的要求，设计人员多采用恒虚警处理技术，来确定雷达检测门限。
所谓恒虚警（Constant False Alarm Rate，CFAR）处理技术，是指雷达自动检测系统中，用于不同杂波环境下，保持雷达的虚警概率稳定，提供检测门限的处理算法。
本文首先介绍了几种典型的恒虚警处理方法，分析了其存在不同缺点和局限性，提出一种新的恒虚警处理方法，根据雷达正程实时采样的样本数据，来拟合噪声的分布函数，得到精准的雷达检测门限，既达到虚警概率的要求，又能保证检测概率最大化，实现自动检测效率的提升。
1 现有CFAR方法综述恒虚警处理方法虽有多种，但都是基于采样2n+1点数据为样本，概括起来，其基本原理如图1所示，中间的点为被测点（目标点）S，两边共 2n个点作为背景点（噪声点），背景经过某种运算得到结果（检测门限）G，当S ≥G时认为S是目标，输出1；当S＜G时，认为S是噪声，输出0。
图1 典型恒虚警处理框图其中，设左边n个数的平均数为g1，设右边n个数的平均数为g2：f(g 1, g2)运算方法主要有以下几种。
总第169期2008年第7期 舰船电子工程S hi p E lectronic Engineering V ol .28N o .7 107 雷达目标恒虚警检测算法研究3刘朝军 张 欣 王守权(海军航空工程学院青岛分院 青岛 266041)摘 要 目标检测是雷达领域中一项重要的研究课题。
在实际系统中,由于应用环境的不同,需要选取合适的检测算法。
对几种恒虚警检测算法进行研究,给出各自的实现方法和数学表达式,对它们的性能进行了对比分析,指出了每种方法的优缺点,对实际应用有较大的指导作用。
关键词 雷达;目标检测;恒虚警中图分类号 TN 95Research on the Radar Target πs CF AR D etection M ethodsL iu Ch ao jun Z hang X in W ang Sho uquan(N avy A eronauti ca l Engi neering A cadem y Q i ngdao B ranch,Q ingdao 266041)A b s tra c t The targe t de t ec tion is a key resea rch p roject in R adar f ield .In real system s,the app ropriate detec tion m e t hod should be selected due to differen t app lication environ m ents .In thi s paper,seve ra l C F A R (C onst False A lerting Ra te)m ethods a re resea rched,their expressions and reali za tion m ethods a re p resented,and their perfor m ances a re analyzed,and the ir m e rits and defec ts are pointed out .It ’s directive t o appli ca tions .Ke y w o rd s radar,ta rget de tection,CFA R C l a s s N um be r TN 951 引言雷达的检测过程可用门限检测来描述[1]。
基于恒虚警概率（CFAR ）的雷达回波目标检测技术1、恒虚警检测技术恒虚警检测基于纽曼—皮尔逊准则，即在保持虚警概率一定的条件下，使检测概率达到最大。
假设检波器输出为(n)Z()Z n =（1）其中(n)I 与(n)Q 为I 、Q 两路相干积分后的结果，忽略信号由于频差，码相位误差以及数据跳变造成的相干累积增益衰减，则在信号存在时服从莱斯分布，只有噪声时服从瑞利分布错误！未找到引用源。
假设检波器输出的值为v ，信号不存在时瑞利分布的概率密度函数为()2222,0,0n v Ray n v e v f v v σσ-⎧⎪≥=⎨⎪<⎩（2）当信号存在时服从莱斯分布，它的概率密度函数为()()222/2022, 00, 0n v A Ric n n v Av e I v f v v σσσ-+⎧⎛⎫≥⎪⎪=⎨⎝⎭⎪<⎩ （3）其中，A 为输入信号的幅值，0()I x 为第一类零阶修正贝塞尔函数。
两个分布的概率密度函数曲线如图所示图 错误！文档中没有指定样式的文字。
.1 瑞利分布与莱斯分布根据虚警概率fa p ，设判决门限值为t v 。
统计出信号不存在情况下超过门限的概率。
非相干积分值的概率密度概率密度函数222()tt nfa Ray v v p f v dveσ∞-==⎰ （4）由式（4）可以得出门限t v 和恒虚警率fa P的关系为t v =设定一个固定的虚警概率，一般为10-6已有或估计出当前噪声的功率，就可以得到门限值t v 使虚警概率恒定。
此时，信号的检测概率为()()222/2022tn td Ric v v A v nn n p f v dvvAv e I dv A Q σσσσ∞∞-+=⎛⎫= ⎪⎝⎭⎛= ⎝⎰⎰（5）式（5）为Marcum Q 函数，难以计算结果，对于虚警概率较小的情况，可使用高斯分布函数进行近似n n A A Q F σσ⎛⎛≈- ⎝⎝ （6）其中()F x 可由下式给出22()xF x d λλ-=⎰（7）公式（7）的近似结果较好，计算也比较简便，在实际中常用。
基于恒虚警概率（CFAR ）的雷达回波目标检测技术1、恒虚警检测技术恒虚警检测基于纽曼—皮尔逊准则，即在保持虚警概率一定的条件下，使检测概率达到最大。
假设检波器输出为(n)Z()Z n =（1）其中(n)I 与(n)Q 为I 、Q 两路相干积分后的结果，忽略信号由于频差，码相位误差以及数据跳变造成的相干累积增益衰减，则在信号存在时服从莱斯分布，只有噪声时服从瑞利分布错误！未找到引用源。
假设检波器输出的值为v ，信号不存在时瑞利分布的概率密度函数为()2222,0,0n v Ray n v e v f v v σσ-⎧⎪≥=⎨⎪<⎩（2）当信号存在时服从莱斯分布，它的概率密度函数为()()222/2022, 00, 0n v A Ric n n v Av e I v f v v σσσ-+⎧⎛⎫≥⎪⎪=⎨⎝⎭⎪<⎩ （3）其中，A 为输入信号的幅值，0()I x 为第一类零阶修正贝塞尔函数。
两个分布的概率密度函数曲线如图所示图 错误！文档中没有指定样式的文字。
.1 瑞利分布与莱斯分布根据虚警概率fa p ，设判决门限值为t v 。
统计出信号不存在情况下超过门限的概率。
非相干积分值的概率密度概率密度函数222()tt nfa Ray v v p f v dveσ∞-==⎰ （4）由式（4）可以得出门限t v 和恒虚警率fa P的关系为t v =设定一个固定的虚警概率，一般为10-6已有或估计出当前噪声的功率，就可以得到门限值t v 使虚警概率恒定。
此时，信号的检测概率为()()222/2022tn td Ric v v A v nn n p f v dvvAv e I dv A Q σσσσ∞∞-+=⎛⎫= ⎪⎝⎭⎛= ⎝⎰⎰（5）式（5）为Marcum Q 函数，难以计算结果，对于虚警概率较小的情况，可使用高斯分布函数进行近似n n A A Q F σσ⎛⎛≈- ⎝⎝ （6）其中()F x 可由下式给出22()xF x d λλ-=⎰（7）公式（7）的近似结果较好，计算也比较简便，在实际中常用。
2020年10月第43卷第5期舰船电子对抗SHIPBOARD ELECTRONIC COUNTERMEASUREOct.2020Vol. 43 No. 5一种双参数雷达恒虚警率检测算法杨安东，刘艳苹，林鹏(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏扬州225101)摘要：平均选大恒虚警率检测算法是一种比较成熟的检测算法，但是在干扰环境、杂波环境以及多目标环境中，检测 门限会提高，使得检测性能下降。
改进了平均选大恒虚警率检测算法，提出了一种双参数恒虚警率检测算法，仿真 结果表明：此种算法可以提高在干扰环境、杂波环境以及多目标环境下的检测性能。
关键词：恒虚警率；检测性能；双参数中图分类号：TN957. 51 文献标识码：A文章编号：CN32-1413(2020)05-0068-03 DOI：10. 16426/j. cnki. jcdzdk. 2020. 05. 015A CFAR Detection Algorithm of Two-parameter RadarYA N G An-dong,LIU Yan-ping,LIN Peng(The 723 Institute of CSIC,Yangzhou 225101 ,China)Abstract： Average greatest of constant false-alarm rate (C F A R) detection algorithm is a relatively mature detection algorithm,but the detecting threshold may increase in the jamming environment, clutter environment and multi-target environment, which makes the detecting performance decrease. This paper improves the arerage greatest of CFAR detection algorithm, puts forward a two- parameter C FAR detection algorithm. The simulation results show that this algorithm can increase the detection performance in the jamming environment, clutter environment and multi-target environment.Key words：constant false-alarm rate；detection performance；two-parameter〇引言现代雷达信号检测系统中，为了保证一定的发现概率，一般采取平均选大恒虚警率（C F A R)算法 处理m。
