《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種修正k值的OS-CFAR檢測器
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第9期
秦天慈1，王中訓(xùn)1，黃 勇2，劉寧波2，丁 昊2
1.煙臺大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院，山東 煙臺264005；2.海軍航空大學(xué)，山東 煙臺264001
摘要： OS-CFAR(Ordered Statistics)檢測器的k值存在著取值方法不確定的缺陷?？紤]到實際工程應(yīng)用中的目標(biāo)回波信號，在經(jīng)過脈壓匹配濾波器后，輸出是Sa函數(shù)鐘型包絡(luò)，因此在選取k值時，可能會發(fā)生背景雜波估計取在干擾目標(biāo)的能量單元中，使雜波估計偏大導(dǎo)致目標(biāo)漏檢。提出一種修正k值方法，在OS-CFAR檢測器選擇k值時將目標(biāo)回波為擴展目標(biāo)考慮在內(nèi)，令k的取值更加準(zhǔn)確。通過詳細(xì)的仿真實驗，發(fā)現(xiàn)了參考滑窗內(nèi)有無干擾目標(biāo)兩種條件下OS-CFAR檢測器性能隨k值變化的不同規(guī)律，并證明修正k值的OS-CFAR檢測器在多目標(biāo)環(huán)境中有更好的性能。
中圖分類號： TN951；TN957.51
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223081
中文引用格式： 秦天慈，王中訓(xùn)，黃勇，等. 一種修正k值的OS-CFAR檢測器[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(9)：1-5，38.
英文引用格式： Qin Tianci，Wang Zhongxun，Huang Yong，et al. An OS-CFAR detector with corrected k values[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(9)：1-5，38.
An OS-CFAR detector with corrected k values
Qin Tianci1，Wang Zhongxun1，Huang Yong2，Liu Ningbo2，Ding Hao2
1.School of Physics and Electronic Information，Yantai University，Yantai 264005，China； 2.Navy Aviation University，Yantai 264001，China
Abstract： The k value of OS-CFAR detector has the defect of uncertain value taking method. Considering the target echo signal in practical engineering application, after passing through the pulse compression matched filter, the output is the shape of SA function bell envelope. Therefore, when the k value is selected, the background clutter estimation may be taken into the energy unit of the interfering target, which makes the clutter estimation too large and leads to missed detection of the target. In this paper, a modified k-value method is proposed. When the OS-CFAR detector selects k-value, the target echo is considered as an extended target, so that the value of k is more accurate. Through detailed simulation experiments, it is found that the performance of OS-CFAR detector changes with k value under the two conditions of whether there are interfering targets in the reference sliding window, and it is proved that the OS-CFAR detector with modified k value has better performance in multi-target environment.
Key words : radar；target detection；CFAR

0 引言

    雷達(dá)探測由于受到噪聲、雜波和干擾的影響，在采用固定門限進(jìn)行目標(biāo)檢測時會產(chǎn)生一定的虛警，特別是當(dāng)雜波背景起伏變化時虛警率會急劇上升，影響雷達(dá)的檢測性能。恒虛警(Constant False Alarm Rate，CFAR)處理技術(shù)是雷達(dá)自動檢測系統(tǒng)中最重要的一種目標(biāo)檢測方法，能夠根據(jù)雷達(dá)雜波數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整檢測門限，在虛警概率保持不變的情況下使目標(biāo)檢測概率最大化[1]。

    有序統(tǒng)計(Ordered Statistics，OS)類CFAR檢測器旨在提高均值(Mean Level，ML)類CFAR檢測器在多目標(biāo)環(huán)境中的分辨能力。目前，國內(nèi)外研究者在OS-CFAR檢測器方面做了大量工作，作為OS-CFAR檢測器的推廣，后來又出現(xiàn)了比較有代表性的刪除均值(Censored Mean Level Detector，CMLD)CFAR檢測器[2]以及剔除平均(Trimmed Mean，TM)CFAR檢測器[3-4]；Didi與Levanon提出了一種重復(fù)排序n個連續(xù)參考單元滑動窗口的算法來減小響應(yīng)時間[5]；Rohling總結(jié)了關(guān)于OS-CFAR檢測器的雙邊參考滑窗長度N及有序統(tǒng)計量k的取值對檢測器性能的影響，即當(dāng)k＜N/2時，雜波邊緣效應(yīng)的影響會較大，通常k的取值在3N/4左右，以獲得多目標(biāo)或混合雜波環(huán)境中的綜合性能等[6]。但據(jù)文獻(xiàn)[7]所述，OS-CFAR檢測器未有確定準(zhǔn)確k值的方法。

    考慮到實際工程應(yīng)用中的目標(biāo)回波信號在經(jīng)過脈壓匹配濾波器后，輸出是Sa函數(shù)鐘型包絡(luò)[8]，目標(biāo)能量將不再只占據(jù)一個分辨單元而作為擴展目標(biāo)出現(xiàn)，因此若選取k值不確定，參考滑窗經(jīng)排序后，k值的選取可能會出現(xiàn)錯誤——選取的背景雜波實際為干擾目標(biāo)能量，使背景雜波估計偏大，檢測性能下降。本篇論文通過分析擴展目標(biāo)的特點推導(dǎo)k的取值，提出了一種修正k值的OS-CFAR檢測器。通過詳細(xì)的仿真實驗，總結(jié)了參考滑窗內(nèi)有無干擾目標(biāo)兩種條件下OS-CFAR檢測器性能隨k值變化的不同規(guī)律，驗證了修正后的OS-CFAR檢測器在多目標(biāo)環(huán)境中有更好的性能。




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作者信息：

秦天慈1，王中訓(xùn)1，黃  勇2，劉寧波2，丁  昊2

(1.煙臺大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院，山東 煙臺264005；2.海軍航空大學(xué)，山東 煙臺264001)




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