一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及谐波探测技术，针对现有技术存在的问题，提供一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法及装置。获得多维信息，从不同的维度联合判决，提高谐波探测的物体分辨力，降低虚警概率，提高抗干扰能力，进而提高谐波探测的实际可运用性。本发明专利技术首先根据各通道过门限点总能量是否为0来判别是否有目标存在，若是，表明有目标存在，则根据二次谐波过门限点数、二次谐波过门限点总能量值、三次谐波过门限点数、三次谐波过门限点总能量值、二次谐波能量对总谐波能量的贡献度以及二次谐波峰态系数和三次谐波峰态系数的关系，检测出不规则多金属结物体（如钥匙）、金属结特性为主的规则物体（如金属壳电子设备）、半导体结特性为主的规则物体；否则，则判断为无检测目标，并输出无检测目标结果。

Harmonic detection object detection algorithm and device based on multidimensional information fusion

The invention relates to harmonic detection technology, aiming at the problems existing in the prior art, a harmonic detection object detection algorithm and device based on multidimensional information fusion is provided. Multidimensional information is obtained and joint judgment is made from different dimensions to improve the object resolution of harmonic detection, to reduce false alarm probability, to improve anti-interference ability, and to improve the practical applicability of harmonic detection. The invention firstly according to the channel total energy threshold is 0 points to determine whether a target exists, if, that goal exists, according to the two harmonic threshold points, two harmonic threshold point total energy value and three harmonics over threshold points, three harmonic point threshold value, the total energy the two harmonic energy of total harmonic energy as well as the contribution of the two harmonic coefficient of kurtosis and the three harmonic coefficient of kurtosis relationship, detect irregular multi metal objects (such as keys), node based rule objects (such as node characteristics of metal metal shell electronic equipment), semiconductor junction characteristics based rule object; otherwise it is no judgment for the target detection, target detection and output results.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法及装置
本专利技术涉及谐波探测技术，尤其是一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法及装置。
技术介绍
研究表明，人造金属目标和半导体目标具有非线性特性，当使用特定频率的电磁波照射人造金属目标和半导体目标时除散射入射波以外，还会对外辐射入射波中所没有的频率分量——谐波分量。对半导体而言其V-I特性可表达为指数形式，能产生丰富的谐波频率，而最低频谐波的转换损耗最小，因此它的二次谐波功率最大。对于人造金属目标，其V-I特性是一反对称曲线，所以其只能产生奇次谐波，而其中的三次谐波最强。由于人造金属结和半导体结的谐波转换效率较低，故而谐波探测适用于近程探测。采用特定频段的电磁波照射受检对象，通过接收二次谐波和三次谐波来发现目标。目前，常用的谐波检测方法主要有基于瞬时无功功率理论和基于傅里叶变换的谐波检测方法。基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法原理简单、动态响应速度快，但其检测精度受滤波器的影响很大，同时只在时域进行变换，不利于频谱分析；基于傅里叶变换的谐波检测方法，通过对接收信号实行傅里叶变换获得二次谐波和三次谐波的能量，基于能量的检测方式原理简单，工程可实现性高，但该方法只能简单判决目标有无，物体分辨力较低，这严重影响了谐波探测技术的实际运用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法及装置。解决单纯基于能量的谐波检测方法物体分辨力低、虚警率高的问题，通过对多路接收信号采取多种处理方式，获得多维信息，从不同的维度联合判决，提高谐波探测物体分辨力，降低虚警概率，提高抗干扰能力，进而提高谐波探测的实际可运用性。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法包括:步骤1:将检测区域划分为N个子区域，每个区域对应一组收发通道，N路收发通道相互独立；N个收发通道产生N个检测通道的谐波信号；步骤2:先对N个检测通道的谐波信号进行预处理，然后提取N个检测通道检测频段谐波信号的频谱信息，根据频谱信息判断过门限点谐波总能量不为0的通道数是否大于0；若门限点谐波总能量不为0的检测通道数量为0；则判断为无检测目标，并输出无检测目标结果；否则，将N个检测通道过门限点谐波总能量ESi降序排列，i＝1，flag＝0，执行步骤3：其中i小于等于N；步骤3：重排后谐波总能量排第i位所对应检测通道的谐波总能量是否不为0；若是，则执行步骤4；否则，则判断为无检测目标，并输出无检测目标结果：步骤4：根据频谱信息计算出的二次谐波过门限点总能量值、三次谐波过门限点总能量值、二次谐波能量对总谐波能量的贡献度以及二次谐波峰态系数和三次谐波峰态系数的关系，检测出不规则多金属结物体(如钥匙)、金属结特性为主的规则物体(如金属壳电子设备)、半导体结特性为主的规则物体。进一步的，所述N路收发通道工作过程是：N个平行子区域中的被检测物体受到电磁波照射时产生谐波信号，谐波信号经过接收天线进入接收通道，在接收通道里完成分频、滤波和下变频处理后从射频变到中频，再经过AD采样转换为数字信号；数字信号经过滤波、下变频和抽取处理后做FFT变换，得到频谱信息，然后提取二次谐波检测频段频谱信息和三次谐波检测频段频谱信息。进一步的，所述统计各检测通道过门限点数通过多次试验统计确定一个固定门限点数Threshold，统计各通道二次谐波和三次谐波检测频段过门限的点数N2i和N3i，i表示通道号，i＝1、2…N；计算各通道二次谐波过门限点的总能量ES2i和三次谐波过门限点的总能量ES3i；计算各通道二次谐波信号和三次谐波信号过门限点的能量和ESi，以及各通道二次谐波能量对谐波总能量的贡献度P2i；计算峰态系数：峰态系数计算公式为其中Yi为样本测定值，为均值，S为标准方差，N为样本数。分别计算二次谐波峰态系数Pk2i和三次谐波峰态系数Pk3i。进一步的，所述步骤4具体过程是：步骤41：判断某一检测通道的二次谐波过门限点总能量以及三次谐波过门限总能量是否均不为0；若均不为0，执行步骤43；否则，判断该检测通道二次谐波过门限总能量是否等于0，执行步骤42；步骤42:当该检测通道二次谐波过门限总能量等于0时,表示被检测物体是金属结特性为主的规则物体,i＝i+1，然后执行步骤3；否则,该检测通道二次谐波过门限总能量不等于0,表示被检测物体是不规则多金属物体,i＝i+1，然后执行步骤3；步骤43:判断该检测通道二次谐波过门限点数与三次谐波过门限点数之和是否大于P；当大于P时，则判断二次谐波过门限点总能量是否小于三次谐波过门限总能量，执行步骤44；否则，i＝i+1，然后执行步骤3；P大于等于4；步骤44：当该检测通道二次谐波过门限点总能量小于三次谐波过门限总能量时，则判断该检测通道二次谐波对总谐波能量贡献度是否小于M且该检测通道及相邻通道三次谐波和二次谐波峰态系数均大于H，执行步骤47；否则，执行步骤45；M∈0.3到0.5，H∈80到100步骤45：判断flag是否为1；当flag等于1时，判断该检测通道二次谐波对总谐波能量贡献度是否大于S，执行步骤46；否则，被检测物体为半导体结特性为主的规则物体，i＝i+1，然后执行步骤3；S属于0.6到0.8步骤46：当该检测通道二次谐波对总谐波能量贡献度大于S时，则该被检测物体为半导体结特性为主的规则物体，i＝i+1，然后执行步骤3；否则，i＝i+1，然后执行步骤3；步骤47：当该检测通道二次谐波能量对总能量贡献度小于M且该检测通道及相邻通道三次谐波和二次谐波峰态系数均大于H时，则该检测通道检测结果为不规则多金属结物体，flag＝1；否则，判断flag是否为1，执行步骤48；步骤48：当flag为1时，则i＝i+1，然后执行步骤3；否则，该检测通道被检测物体为金属结特性为主的规则物体，i＝i+1，然后执行步骤3。一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测装置包括:信号预处理模块，用于将检测区域划分为N个子区域，每个区域对应一组收发通道，N路收发通道相互独立；N个收发通道产生N个检测通道的谐波信号；N个收发通道产生N个检测通道的谐波信号；先对N个检测通道的谐波信号进行预处理，然后提取N个检测通道检测频段谐波信号的频谱信息，根据频谱信息判断过门限点谐波总能量不为0的通道数是否大于0；若门限点谐波总能量不为0的检测通道数量为0；则判断为无检测目标，并输出无检测目标结果；否则，将N个检测通道过门限点谐波总能量ESi降序排列，i＝1，flag＝0，然后通过谐波探测物体检测模块进行处理，其中i小于等于N；谐波探测物体检测模块，用于重排后谐波总能量排第i位所对应检测通道的谐波总能量是否不为0；若是，则根据频谱信息计算出的二次谐波过门限点总能量值、三次谐波过门限点总能量值、二次谐波能量对总谐波能量的贡献度以及二次谐波峰态系数和三次谐波峰态系数的关系，检测出不规则多金属结物体(如钥匙)、金属结特性为主的规则物体(如金属壳电子设备)、半导体结特性为主的规则物体；否则，则判断为无检测目标，并输出无检测目标结果。进一步的，所述N路收发通道工作过程是：N个平行子区域中的被检测物体受到电磁波照射时产生谐波信号，谐波信号经过接收天线进入接收通道，在接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法,其特征在于包括:步骤1:将检测区域划分为N个子区域，每个区域对应一组收发通道，N路收发通道相互独立；N个收发通道产生N个检测通道的谐波信号；步骤2:先对N个检测通道的谐波信号进行预处理，然后提取N个检测通道检测频段谐波信号的频谱信息，根据频谱信息判断过门限点谐波总能量不为0的通道数是否大于0；若门限点谐波总能量不为0的检测通道数量为0；则判断为无检测目标，并输出无检测目标结果；否则，将N个检测通道过门限点谐波总能量ES

【技术特征摘要】
1.一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法,其特征在于包括:步骤1:将检测区域划分为N个子区域，每个区域对应一组收发通道，N路收发通道相互独立；N个收发通道产生N个检测通道的谐波信号；步骤2:先对N个检测通道的谐波信号进行预处理，然后提取N个检测通道检测频段谐波信号的频谱信息，根据频谱信息判断过门限点谐波总能量不为0的通道数是否大于0；若门限点谐波总能量不为0的检测通道数量为0；则判断为无检测目标，并输出无检测目标结果；否则，将N个检测通道过门限点谐波总能量ESi降序排列，i＝1，flag＝0，执行步骤3：其中i小于等于N；步骤3：重排后谐波总能量排第i位所对应检测通道的谐波总能量是否不为0；若是，则执行步骤4；否则，则判断为无检测目标，并输出无检测目标结果：步骤4：根据频谱信息计算出的二次谐波过门限点总能量值、三次谐波过门限点总能量值、二次谐波能量对总谐波能量的贡献度以及二次谐波峰态系数和三次谐波峰态系数的关系，检测出不规则多金属结物体、金属结特性为主的规则物体、半导体结特性为主的规则物体。2.根据权利要求1所述的一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法,其特征在于所述N路收发通道工作过程是：N个平行子区域中的被检测物体受到电磁波照射时产生谐波信号，谐波信号经过接收天线进入接收通道，在接收通道里完成分频、滤波和下变频处理后从射频变到中频，再经过AD采样转换为数字信号；数字信号经过滤波、下变频和抽取处理后做FFT变换，得到频谱信息，然后提取二次谐波检测频段频谱信息和三次谐波检测频段频谱信息。3.根据权利要求2所述的一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法,其特征在于所述统计各检测通道过门限点数通过多次试验统计确定一个固定门限点数Threshold，统计各通道二次谐波和三次谐波检测频段过门限的点数N2i和N3i，i表示通道号，i＝1、2…N；计算各通道二次谐波过门限点的总能量ES2i和三次谐波过门限点的总能量ES3i；计算各通道二次谐波信号和三次谐波信号过门限点的能量和ESi，以及各通道二次谐波能量对谐波总能量的贡献度P2i；计算峰态系数：峰态系数计算公式为其中Yi为样本测定值，为均值，S为标准方差，N为样本数；分别计算二次谐波峰态系数Pk2i和三次谐波峰态系数Pk3i。4.根据权利要求2所述的一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测算法,其特征在于所述步骤4具体过程是：步骤41：判断某一检测通道的二次谐波过门限点总能量以及三次谐波过门限总能量是否均不为0；若均不为0，执行步骤43；否则，判断该检测通道二次谐波过门限总能量是否等于0，执行步骤42；步骤42:当该检测通道二次谐波过门限总能量等于0时,表示被检测物体是金属结特性为主的规则物体,i＝i+1，然后执行步骤3；否则,该检测通道二次谐波过门限总能量不等于0,表示被检测物体是不规则多金属物体,i＝i+1，然后执行步骤3；步骤43:判断该检测通道二次谐波过门限点数与三次谐波过门限点数之和是否大于P；当大于P时，则判断二次谐波过门限点总能量是否小于三次谐波过门限总能量，执行步骤44；否则，i＝i+1，然后执行步骤3；P大于等于4；步骤44：当该检测通道二次谐波过门限点总能量小于三次谐波过门限总能量时，则判断该检测通道二次谐波对总谐波能量贡献度是否小于M且该检测通道及相邻通道三次谐波和二次谐波峰态系数均大于H，执行步骤47；否则，执行步骤45；M∈0.3到0.5，H∈80到100；步骤45：判断flag是否为1；当flag等于1时，判断该检测通道二次谐波对总谐波能量贡献度是否大于S，执行步骤46；否则，被检测物体为半导体结特性为主的规则物体，i＝i+1，然后执行步骤3；S属于0.6到0.8步骤46：当该检测通道二次谐波对总谐波能量贡献度大于S时，则该被检测物体为半导体结特性为主的规则物体，i＝i+1，然后执行步骤3；否则，i＝i+1，然后执行步骤3；步骤47：当该检测通道二次谐波能量对总能量贡献度小于M且该检测通道及相邻通道三次谐波和二次谐波峰态系数均大于H时，则该检测通道检测结果为不规则多金属结物体，flag＝1；否则，判断flag是否为1，执行步骤48；步骤48：当flag为1时，则i＝i+1，然后执行步骤3；否则，该检测通道被检测物体为金属结特性为主的规则物体，i＝i+1，然后执行步骤3。5.一种基于多维信息融合的谐波探测物体检测装置,其特征在于包括:信号预处理模块，用于将检测区域划分为N个子区域，每个区域对应一组收发通道，N路收发通道相互独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏碧君，何俊岑，肖开奇，樊博宇，向龙凤，曾跃胜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51