基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法，步骤包括：S1.通过穿墙雷达探测系统对建筑物内部区域进行探测，分别获得含有建筑物内部结构特征信息的第一探测信号和含有目标特征信息的第二探测信号；S2.分别对第一探测信号进行特征提取，得到建筑物内部的结构特征信号，以及对第二探测信号进行特征提取，得到目标特征信号；S3.将得到的目标特征信号与结构特征信号进行匹配，得到特征匹配后的目标信号作为最终探测信号输出以滤除虚警；该装置包括雷达探测模块、特征提取模块以及特征匹配模块。本发明专利技术具有实现方法简单、所需成本低、实时性及实现效果好且效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法及装置
本专利技术涉及雷达信号处理
，尤其涉及一种基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法及装置。
技术介绍
利用电磁波的穿透性，穿墙成像雷达可对墙体等人眼或光学不可见遮蔽区进行探测，将回波信息处理后，能显示成像感兴趣目标区域，因而被广泛应用于城市巷战、反恐斗争、和灾后救援等军事民事领域。在探测过程中，由于电磁波在封闭的建筑物内部传播时发生各种反射、散射和折射，导致回波信号中存在大量的多径干扰，从而引起虚警，虚警的存在会响建筑物内目标的精确检测和判断，因而通过对建筑物内结构与目标探测结果相融合，可以实时获得探测范围的全景信息，也可对建筑物内部结构进行描绘，对建筑物内作战参考、精确打击恐怖犯罪分子和目标相对位置确定等具有重要意义。目前通常是采用合成孔径雷达进行探测，即通过移动雷达位置，利用合成孔径原理来实现对建筑物墙体的成像。穿墙雷达系统进行探测时，回波信号不仅包括探测区域中目标信息，还包括建筑物内部的结构特性信息，对回波信号进行目标检测时该结构特性信息会产生干扰而产生虚警。针对该类型合成孔径穿墙雷达多径假目标的剔除，目前通常是基于多成像字典的方式来剔除由建筑物内部结构分布产生的虚警，具体流程通常为：首先根据建筑物结构特征、穿墙雷达离前墙位置以及各反射路径回波，建立目标直接回波字典与多径假目标字典；然后对回波数据，分别使用目标直接回波字典与多径假目标字典进行后向投影成像处理，得到目标空间图像和多径假目标空间图像；最后将目标空间图像和多径假目标空间图像进行非相干融合，实现建筑物内一次多径假目标的抑制。上述基于多成像字典的合成孔径雷达多径假目标剔除方式，操作复杂、实时性较差，且需要预先知道建筑物结构特征等信息，无法适应于建筑物结构特征未知的应用场合中。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、所需成本低、实时性及实现效果好且效率高的基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法，步骤包括：S1.通过穿墙雷达探测系统对建筑物内部区域进行探测，分别获得含有建筑物内部结构特征信息的第一探测信号和含有目标特征信息的第二探测信号；S2.分别对所述第一探测信号进行特征值提取，得到建筑物内部的结构特征信号，以及对所述第二探测信号进行特征值提取，得到目标特征信号；S3.将得到的所述目标特征信号与所述结构特征信号进行匹配，得到特征匹配后的目标信号作为最终目标检测信号输出以滤除虚警。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S1的步骤包括：在待测建筑物外侧固定布置穿墙雷达探测系统，所述穿墙雷达探测系统采用多发多收天线阵列构造等效阵列以形成等效孔径，通过布置的所述穿墙雷达探测系统对目标区域进行检测，获取目标区域的多通道回波信号，所述多通道回波信号包括所述第一探测信号、第二探测信号。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S2中进行特征值提取的步骤包括：S21.将获取的所有通道回波域信号转换为图像域数据；S22.将所述图像域数据变换为特征二值图，反演得到建筑物内部结构特征信号或得到目标特征信号。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S21中将所有通道回波域信号采用后向投影BP算法进行相干叠加处理，转换得到图像域数据，具体步骤包括：S211.将成像区域划分为M×N个像素点；S212.计算每一个像素点与所有收发天线组合之间的双程时延；S213.根据计算得到的所述双程时延计算每一个像素点的相位补偿；S214.根据所述相位补偿计算所述等效孔径中各个孔径域数据，将各个所述孔径域数据累加后得到计算相干叠加结果，并作为转换得到的所述图像域数据。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S212具体按下式计算得到每一个像素点(xn,ym)与所有收发天线组合之间的双程时延τk：其中，ym和xn分别表示距离向和方位向上像素点的坐标值，m＝1,2,...,M，n＝1,2,...,N，k＝1,2,...,NUM为通道标签，NUM为等效孔径数，(xT(k),yT(k))为发射天线坐标，(xR(k),yR(k))为接收天线坐标，c表示光速，dT为像素点到发射天线的距离，dR为像素点到接收天线的距离；所述步骤S213中计算每一个像素点(xn,ym)的相位补偿phasek的表达式为：phasek(xn,ym)＝exp(j2πfc·(dT+dR)/c)其中，fc为载频，c为光速；所述步骤S214中按照下式计算得到相干叠加结果Is(x,y)并作为所述图像域数据；其中，zk(x,y)＝echos(t-τk(x,y))×phasek(x,y)表示第k个孔径域数据，echos(t-τk(x,y))为时延校正后通道回波信号。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S22中将所述图像域数据进行二维CFAR检测，得到图像域数据的特征二值图，具体步骤包括：S221.设定恒虚警概率以及保护窗；S222.根据各参考单元的值、所述恒虚警概率以及所述保护窗确定门限值；S223.将所述图像域数据每个像素点与所述门限值进行比较，得到特征二值图。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S222中具体按照下式确定所述门限值Th：其中，为参考单元均值，且xref(i)为第i个参考单元的值，α为门限乘积因子，且PA为恒虚警概率，N为参考单元数量。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S3的步骤包括：将步骤S2得到的对应结构特征信号结构特征二值图BIs(x,y)、与对应目标特征信号的目标特征二值图BIt(x,y)中对应元素分别进行匹配，若所述目标特征二值图BIt(x,y)与所述结构特征二值图BIs(x,y)中对应元素值相等或相差值在指定范围内，则对所述目标特征二值图BIt(x,y)中对应元素值进行滤除处理。一种基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制装置，包括：雷达探测模块，用于通过穿墙雷达探测系统对建筑物内部区域进行探测，分别获得含有建筑物内部结构特征信息的第一探测信号和含有目标特征信息的第二探测信号；特征提取模块，用于分别对所述第一探测信号进行特征值提取，得到建筑物内部的结构特征信号，以及对所述第二探测信号进行特征值提取，得到目标特征信号；特征匹配模块，用于将得到的所述目标特征信号与所述结构特征信号进行匹配，得到特征匹配后的目标信号作为最终目标检测信号输出以滤除虚警。作为本专利技术装置的进一步改进，所述穿墙雷达探测系统固定布置在待测建筑物外侧，且所采用多发多收天线阵列构造等效阵列以形成等效孔径，所述穿墙雷达探测系统对目标区域进行检测，获取目标区域的多通道回波信号。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过将建筑物内部结构探测与目标探测相融合，由穿墙雷达探测系统分别获得含有建筑物内部结构特征信息的信号以及含有目标特征信息的信号，由建筑物内部结构特征信号以及探测区域目标回波信号进行特征匹配，即可消除建筑物内部结构特征对目标探测的影响，抑制虚警的产生，能够充分利用建筑物内部结构特征信号与目标特征信号的特性进行高效的虚假像抑制，有效抑制由建筑物内部结构分布引起的虚警，提高目标探测的准确性，且无需预先知道建筑物结构特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法，其特征在于，步骤包括：S1.通过穿墙雷达探测系统对建筑物内部区域进行探测，分别获得含有建筑物内部结构特征信息的第一探测信号和含有目标特征信息的第二探测信号；S2.分别对所述第一探测信号进行特征值提取，得到建筑物内部的结构特征信号，以及对所述第二探测信号进行特征值提取，得到目标特征信号；S3.将得到的所述目标特征信号与所述结构特征信号进行匹配，得到特征匹配后的目标信号作为最终目标检测信号输出以滤除虚警。

【技术特征摘要】
1.一种基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法，其特征在于，步骤包括：S1.通过穿墙雷达探测系统对建筑物内部区域进行探测，分别获得含有建筑物内部结构特征信息的第一探测信号和含有目标特征信息的第二探测信号；S2.分别对所述第一探测信号进行特征值提取，得到建筑物内部的结构特征信号，以及对所述第二探测信号进行特征值提取，得到目标特征信号；S3.将得到的所述目标特征信号与所述结构特征信号进行匹配，得到特征匹配后的目标信号作为最终目标检测信号输出以滤除虚警。2.根据权利要求1所述的基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法，其特征在于，所述步骤S1的步骤包括：在待测建筑物外侧固定布置穿墙雷达探测系统，所述穿墙雷达探测系统采用多发多收天线阵列构造等效阵列以形成等效孔径，通过布置的所述穿墙雷达探测系统对目标区域进行检测，获取目标区域的多通道回波信号，所述多通道回波信号包括所述第一探测信号、第二探测信号。3.根据权利要求2所述的基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法，其特征在于，所述步骤S2中进行特征值提取的步骤包括：S21.将获取的所有通道回波域信号转换为图像域数据；S22.将所述图像域数据变换为特征二值图，反演得到建筑物内部结构特征信号或得到目标特征信号。4.根据权利要求3所述的基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法，其特征在于，所述步骤S21中将所有通道回波域信号采用后向投影BP算法进行相干叠加处理，转换得到图像域数据，具体步骤包括：S211.将成像区域划分为M×N个像素点；S212.计算每一个像素点与所有收发天线组合之间的双程时延；S213.根据计算得到的所述双程时延计算每一个像素点的相位补偿；S214.根据所述相位补偿计算所述等效孔径中各个孔径域数据，将各个所述孔径域数据累加后得到计算相干叠加结果，并作为转换得到的所述图像域数据。5.根据权利要求4所述的基于建筑物内部结构特征的雷达检测虚警抑制方法，其特征在于，所述步骤S212具体按下式计算得到每一个像素点(xn,ym)与所有收发天线组合之间的双程时延τk：其中，ym和xn分别表示距离向和方位向上像素点的坐标值，m＝1,2,...,M，n＝1,2,...,N，k＝1,2,...,NUM为通道标签，NUM为等效孔径数，(xT(k),yT(k))为发射天线坐标，(xR(k),yR(k))为接收天线坐标，c表示光速，dT为像素点到发射天线的距离，dR为像素点到接收天线的距离；所述步骤S213中计算每一个像素点(xn,ym)的相位补偿phasek的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐良勇，龚赟，胡俊，王生水，韩乃军，韩明华，
申请(专利权)人：湖南华诺星空电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43