一种修正k值的OS-CFAR检测器-AET-电子技术应用

一种修正k值的OS-CFAR检测器

2022年电子技术应用第9期

秦天慈1，王中训1，黄勇2，刘宁波2，丁昊2

1.烟台大学物理与电子信息学院，山东烟台264005；2.海军航空大学，山东烟台264001

摘要： OS-CFAR(Ordered Statistics)检测器的k值存在着取值方法不确定的缺陷。考虑到实际工程应用中的目标回波信号，在经过脉压匹配滤波器后，输出是Sa函数钟型包络，因此在选取k值时，可能会发生背景杂波估计取在干扰目标的能量单元中，使杂波估计偏大导致目标漏检。提出一种修正k值方法，在OS-CFAR检测器选择k值时将目标回波为扩展目标考虑在内，令k的取值更加准确。通过详细的仿真实验，发现了参考滑窗内有无干扰目标两种条件下OS-CFAR检测器性能随k值变化的不同规律，并证明修正k值的OS-CFAR检测器在多目标环境中有更好的性能。

关键词： 雷达目标检测恒虚警检测器

中图分类号： TN951；TN957.51
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223081
中文引用格式： 秦天慈，王中训，黄勇，等. 一种修正k值的OS-CFAR检测器[J].电子技术应用，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

雷达探测由于受到噪声、杂波和干扰的影响，在采用固定门限进行目标检测时会产生一定的虚警，特别是当杂波背景起伏变化时虚警率会急剧上升，影响雷达的检测性能。恒虚警(Constant False Alarm Rate，CFAR)处理技术是雷达自动检测系统中最重要的一种目标检测方法，能够根据雷达杂波数据动态调整检测门限，在虚警概率保持不变的情况下使目标检测概率最大化^[1]。

有序统计(Ordered Statistics，OS)类CFAR检测器旨在提高均值(Mean Level，ML)类CFAR检测器在多目标环境中的分辨能力。目前，国内外研究者在OS-CFAR检测器方面做了大量工作，作为OS-CFAR检测器的推广，后来又出现了比较有代表性的删除均值(Censored Mean Level Detector，CMLD)CFAR检测器^[2]以及剔除平均(Trimmed Mean，TM)CFAR检测器^[3-4]；Didi与Levanon提出了一种重复排序n个连续参考单元滑动窗口的算法来减小响应时间^[5]；Rohling总结了关于OS-CFAR检测器的双边参考滑窗长度N及有序统计量k的取值对检测器性能的影响，即当k＜N/2时，杂波边缘效应的影响会较大，通常k的取值在3N/4左右，以获得多目标或混合杂波环境中的综合性能等^[6]。但据文献[7]所述，OS-CFAR检测器未有确定准确k值的方法。

考虑到实际工程应用中的目标回波信号在经过脉压匹配滤波器后，输出是Sa函数钟型包络^[8]，目标能量将不再只占据一个分辨单元而作为扩展目标出现，因此若选取k值不确定，参考滑窗经排序后，k值的选取可能会出现错误——选取的背景杂波实际为干扰目标能量，使背景杂波估计偏大，检测性能下降。本篇论文通过分析扩展目标的特点推导k的取值，提出了一种修正k值的OS-CFAR检测器。通过详细的仿真实验，总结了参考滑窗内有无干扰目标两种条件下OS-CFAR检测器性能随k值变化的不同规律，验证了修正后的OS-CFAR检测器在多目标环境中有更好的性能。

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作者信息：

秦天慈1，王中训1，黄勇2，刘宁波2，丁昊2

(1.烟台大学物理与电子信息学院，山东烟台264005；2.海军航空大学，山东烟台264001)

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