摘要：强地物杂波严重影响雷达体系对慢速方针的勘探功能，对此规划了根据零频按捺与杂波图的地上慢速方针检测办法。选用Kalmus滤波器进步零频按捺才干，并针对慢速方针检测的实践需求，对其滤波功能和规划办法进行了剖析。选用空间邻域插值办法完结方针区域的杂波布景堆集，处理慢速方针检测不接连问题。终究对改进的慢速方针检测办法进行了仿真剖析。试验成果表明，该办法对地上慢速方针的检测概率优于其他办法。
边境安全监督、重要设备防护和交通流量操控等市场需求，极大地开辟了地上雷达使用领域，使其遭到越来越广泛的注重。实践环境中，慢速方针(例如人员)是要挟度较高的一类方针，对其检测才干成为衡量雷达体系功能的重要方针。而实际中受地杂波的影响，大都雷达对沿其径向速度较慢的方针，面对检测才干缺乏的问题。主要原因包含：首要，相关于快速运动方针，慢速方针在多普勒域与地物杂波谱存在更为严重的交叠，很难从地物杂波中对其进行有用提取。其次，以行人为典型的地上慢速方针，多为微小方针，具有机动性强、反射系数小但RCS崎岖大的特色，显着影响了对其的有用检测。
运动平台下的慢速方针检测，常选用偏置相位中心天线(DPCA)和空时自适应处理(STAP)技能，但均难以直接用于地上雷达。现在，常用办法主要是由MTI滤波器按捺地物停止杂波，然后选用灵敏度高的恒虚警检测办法，如ML-CFAR、OS-CFAR、OSGO-CFAR等。但受体系方针约束，MTI滤波器阶数不能规划过高，其较宽的过渡带导致对宽谱地物杂波按捺中不可避免丢失了方针能量。但以上算法在进步慢速方针检测概率的一起，虚警率添加较快，对体系的功能进步有限。部分文献提出了杂波图检测慢速方针的思维，并引起较大重视，但有关其详细使用状况却报导较少。本文将杂波零频按捺和改进的杂波图，用于地上慢速方针检测，以进步雷达对地上方针的勘探才干。
1 基本原理
1.1 零多普勒频率按捺
一般而言，地物杂波为停止回波，能量会集在零多普勒频率邻近，具有双方对称特色。较为恶劣的状况下，杂波均方根谱宽约0.37m/s (折合为速度值表明)，而强度一般高于体系热噪声60 dB以上。以人员这类慢速微小方针为典型地上慢速方针剖析，其速度规模在0.3～1.5 m/s。为完结地上慢速方针的有用检测，首要要考虑地杂波的按捺，即零多普勒频率邻近的窄带谱能量按捺问题。这种零频按捺的滤波器应在零多普勒频率处出现深的止带凹口，而跟着频率的添加出现快速的上升斜率，以确保慢速方针的检测才干。
关于FIR数字滤波器，一般需求数十乃至上百阶才干满足要求。而Kalmus滤波器则具有这一特色。它由两个共轭联系的复数滤波器完结，其滤波器传输函数能够表明为式(1)。因而，地杂波零频按捺可经过规划Kalmus滤波器完结。
Hkamus(f)|=||H(f)|-|H*(f)| (1)
1.2 杂波图检测
杂波图检测的基本思维是使用杂波和方针回波的时刻堆集特性不同，完结二者的有用别离。比较根据空间滑润估量杂波布景的CFAR算法，杂波图更好地使用了杂波的时刻散布特性。而杂波图的一阶递归滤波办法如图1所示。
其间，l表明天线扫描周期，一次扫描得到的杂波单元崎岖是Dnm(l)，已知杂波图值为Ynm(l-1)，经过下式能够得到新的杂波图值Ynm(l)。
Ynm(l)=(1-K))Ynm(l-1)+KDnm(l) (2)
K是小于1的衰减因子，屡次更新之后就能够得到杂波的均匀崎岖。当K值取较小值，杂波图需长时刻堆集平稳，适用于随时刻改变缓慢的杂波布景。较大K值则用于适应环境杂波急剧改变状况。
2 慢速方针检测
雷达波束照耀区内的地上不只有很多的散射单元，还存在强的点状散射单元，如城市高楼、水塔等。地杂波概率密度函数将趋向于莱斯散布，可表明为：
式中，Io为零阶贝塞尔函数，σ2为代表地杂波崎岖重量的均匀功率，μ为强散射点的回波崎岖，为低频直流重量。当μ=0时，则康复为瑞利散布。
经过零频按捺去除地杂波低频直流重量，可使Rice杂波转换为瑞利杂波。然后对慢速方针与杂波剩下的多普勒交叠区，进行杂波图CFAR能够改进检测功能。根据零频按捺和杂波图的慢速方针检测主要由两部分组成，如图2所示：1)地杂波零频按捺;2)杂波剩下的时刻滑润，即杂波图CFAR。
3 Kalmus滤波器规划
Kalmus滤波器传输函数由式(1)表明，其间|H(f)|项能够经过与离散傅里叶变换等效的横向滤波器完结。由DFT界说能够推导出其等效为一组滤波器组，其呼应函数为
其间，0≤k≤N-1表明滤波器组的组号。Kalmus滤波器实质是将DFT滤波器组中的相邻两个滤波器相减以取得深的凹口，然后经过频域搬移使凹口落在零频。由此可得到Kalmus滤波器的幅频呼应，如图3所示。
依照上述办法，两个滤波器的系数能够规划为
其间，N代表滤波器阶数，且0≤n≤N，w(n)为长度为N的窗函数。此外，Kalmus滤波器存在必定旁k，可经过窗函数法进行加权按捺。
4 改进的杂波图检测
一般杂波图对慢速方针检测，一般面对不接连的问题。这是因为杂波图更新频率过快，与方针经过间隔单元的时刻不匹配形成的。假定雷达体系的间隔单元巨细为L，慢速方针以速度v经过间隔单元的时刻为t=L/v。假定杂波图更新频率远小于t，则在t时刻内方针一向坐落该间隔单元内。杂波图堆集将屡次选用方针能量，形成杂波布景估量误差。终究对方针的检测成果，表现为数次检测后方针消失;而方针运动至下一单元后，又将重复这一进程。
杂波图检测的改进包含以下方面：1)杂波图更新频率可设，使其与间隔单元经过时刻匹配。2)检测后符号方针和布景单元，方针单元不参加杂波堆集。3)选用邻域的布景单元插值核算方针单元布景，即空间邻域插值。改进的办法框图如图4所示。
5 仿真试验
5.1 Kalmus滤波器功能仿真
为规划功能适用的零频按捺滤波器，对不同阶数下Kalmus滤波器的半功率点方位进行了仿真试验。
图5为半功率点起点和结尾方位随阶数的改变曲线，所加窗为Hanning窗。滤波器半功率点起点方位跟着阶数添加减小，但高阶滤波器起点方位减小不再显着。本文选用8或16阶。别的，加窗按捺旁k也在必定程度上添加了通带规模。
5.2 慢速方针检测仿真
经过模仿强杂波环境下的慢速方针检测进程，验证检测功能。其间，模仿杂波高于体系噪声60 dB，方针运动速度0.5m/s，信噪比改变13-30 dB。图6为不同办法下计算慢速方针检测概率随信噪比的改变曲线。能够看到，根据零频按捺与杂波图的地上慢速方针检测，功能显着优于其他办法。
6 结束语
慢速方针检测是地上雷达体系中的技能难点。杂波按捺和方针检测办法相结合的规划办法，供给了较好技能途径。根据零频按捺与杂波图的地上慢速方针检测办法，在杂波按捺和方针检测两方面进行了改进，其检测概率改进显着。该办法对进步地上雷达功能具有参阅含义。
