检测场景中目标的方法和设备技术

本发明专利技术描述了一种检测场景中目标的方法，包括获得一个或多个数据集的步骤，每个数据集包括多个标准化数据元，每个标准化数据元对应于部分场景的回波，该回波标准化为同一部分场景的参考回波。该方法随后涉及为所述一个或多个数据集中每个数据集的至少一个标准化数据元取阈值（１６）。取阈值步骤（１６）包括将每个标准化数据元与至少第一和第二阈值进行比较，其中第一阈值大于第二阈值。本发明专利技术还描述了与取阈值步骤组合使用的一次或多次确认扫描（１８）。本发明专利技术还描述了使用该方法检测诸如机场跑道等表面上外来物碎片（ＦＯＤ）的雷达系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测场景中目标的方法和设备本专利技术涉及才企测场景中目标的恒虛警率(CFAR)处理方法。更具体 地说，本专利技术涉及处理雷达回波的方法，它允许改进机场跑道等上的 外来物碎片(FOD)检测。使用调频连续波(FMCW)毫米波雷达才企测跑道上的外来物^泮片 (FOD)已为人所熟知。FOD检测雷达应该理想上能够以最低虛警率检 测各种大小的物体(例如，大小从飞机引擎外壳到螺母或螺栓不等的 物体)，以便避免机场运行中断。此检测要求由于在机场环境中通常 存在的高级别雷达杂波而变得极为复杂。在各种天气条件下处理雷达 数据以便通过杂波可靠地检测跑道上的任何FOD并具有可接受的低 虛警率(例如，每天或每周1个虛警)有着极大的困难，这也是为人所 熟知的。雷达数据的恒虚警率(CFAR)处理也为人所熟知，并且以前已在设 计为在高杂波环境操作的雷达系统中使用。CFAR处理技术一般涉及 虚警概率(PFA)曲线的知识。随后，可从PFA曲线计算将提供所需虚 警率(例如，每天一次虚警)的阈值级别。在操作中，雷达获取的扫描 可根据单个平均值或干净场景杂波地图軒与以前确定的阈值级别相比的每个距离方位单元的标准化回波进行标准化。如果标准化回波超过 阈值级别，则雷达指示存在目标。虽然CFAR技术允许控制虚警率， 但不可避免的结果是越低的虛警率要求越高的检测阄值，由此降^氐了 雷达灵敏度。本领域的技术人员因此认为，CFAR技术无法提供高检 测灵敏度和低虚警率。本专利技术的目的是提供一种处理雷达数据的改进方法和一种实现此 类方法的设备。另外，本专利技术的又一目的是提供一种处理雷达数据以提供在诸如机场跑道等表面上存在外来物碎片的警告的方法。本专利技术的再一 目的是提供一种改进的CFAR处理方法。根据本专利技术的第一方面， 一种检测场景中目标的方法包括以下步 骤(a)获得一个或多个数据集，每个数据集包括多个标准化数据 元，每个标准化数据元对应于部分场景的回波，该回波标准化为同一 部分场景的参考回波；以及(b)为所述一个或多个数据集中每个数 据集的至少一个标准化数据元取阈值，其特征在于，取阈值步骤(b) 包括将每个标准化数据元与至少第一和第二阈值进行比较的步骤，其 中第一阈值大于第二阈值。因此，提供了一种分析来自场景的数据的方法，其中一个或多个 数据集的标准化数据元每个都与两个或i多个不同的阈值进行比较。 标准化数据元例如可包括场景内来自多个距离方位单元的雷达回波， 这些回波相对于场景的杂波地图进行标准化。本专利技术的方法因此提供了分离场景的"大"标准化目标回波(即，超 过第 一 大阈值的标准化数据元)和场景的"中"标准化目标回波(即，超 过第二中阈值但低于第 一阈值的标准化数据元)的方便方式。此外， 取阈值步骤优选包括将每个标准化数据元与至少第一、第二和笫三阈 值进行比较，其中所述第三阔值小于所述第二阔值。第三阈值的提供 还允许检测"小"标准化目标回波(即，值大于第三小阔值并小于第二 阈值的标准化数据元)。根据需要，还可提供降低幅度的其它阈值(例 如，第四、第五、第六等)。根据本专利技术提供多个阈值允许标识"大"目标，同时确保不放弃任 何更小强度的回波，这些回波也可指示存在更小(即，较小雷达横截 面)目标。与只设置单个阈值且放弃低于该单个阈值的任何标准化回 波的现有技术虚警概率(PFA)技术相比，这是个极大的优势。如下面 更详细所述的，在与超过较低(即，第二或后面的)阈值而未超过较高 (即，第一)阈值的标准化数据元的一次或多次"确认"扫描组合时，使 用多个阈值特别有利。本专利技术的方法因此可视为克服了如何提高检测灵敏度而不增大虚警率的问题。本专利技术有利地包括从以前为场景计算的虚警概率(PFA)数据得出 至少第 一和第二阈值的步骤。此步骤例如可涉及使用虚警概率曲线。此外，生成此类PFA数据的初始步骤可有利地执行，所述PFA数据 生成步骤包括获得(例如，获取)所述场景的多个附加干净场景回波的 步骤。PFA数据生成步骤可涉及获得多次(例如，10次)干净场景扫描， 其中每次干净场景扫描包括对应于场景不同部分(例如，不同距离方 位单元)的多个雷达回波。随后，通过平均场景每个部分的多次干净 场景扫描的回波，可产生干净场景杂波地图。其它干净场景扫描(例 如，十次或更多次扫描)可获取并标准化'为干净场景杂波地图，由此 允许生成虚警概率数据，该数据可用于确定提供所需虚警率所要求的 检测阈值。下面给出有关PFA数据生成和PFA数据可如何用于设置 阈值的更多详情。有利的是，获得一个或多个数据集的步骤(a)包括获得多个数 据集的步骤，其中取阈值步骤(b)又应用于所述多个数据集中的每 个数据集。这样，多个数据集(例如，来自多次扫描的标准化回波)连 续地取阈值。有利的是，取阈值步骤(b)包括将不同阈值应用于不 同数据集的步骤。有利的是，连续数据集的多个标准化数据元是从在连续时间间隔 期间获取的场景的回波得出。在此类情况下，数据集的标准化数据元 将包含在第 一 时间间隔期间(例如，在第c"次雷达扫描期间)获取的有 关场景的信息。第二连续数据集的所有标准化数据元随后将对应于在 第 一 时间间隔后且不与第 一 时间间隔重叠的第二时间间隔(例如，在 第二次扫描期间)的场景。每个数据集因而可包含例如从雷达扫描得 出的标准化数据元，并且来自连续雷达扫描的回波可在适当标准化后 形成连续的数据集。方便的是，在取阈值步骤每次应用于连续数据集之间，调整至少第一和第二阈值。调整所述至少第一和第二阈值的步骤因而可有利地 包括通过从场景变化得出的校正因子定标所述阈值。校正因子可从第 二时间间隔期间场景的回波平均值与第 一 时间间隔期间场景的回波平 均值的比率得出，其中第 一时间间隔在第二时间间隔之前。第 一 和第二时间间隔的平均回波可方便地配置为排除场景内某个目标的任何回波；例如，在计算校正因子时，可排除提供由目标确认 步骤(参阅下述内容)指定为已确认目标检测的标准化数据元的回波。 即使来自场景的全部回波随时间变化，使用此类校正因子定标阈值也 允许虚警率保持在所需的级别。例如，已发现，在场景是湿的时，场 景的回波平均值显著更大。因此，使用校正因子允许适当地增大阈值， 以便即使开始下雨也保持该虚警率。校正因子也可用于指示场景何时 发生重大变化；例如，它可用于指示已开始下雨。有利的是，该方法还包括目标确认步骤，所述目标确认步骤在所 述多个数据集之一的标准化数据元超过第一阈值时提供已确认目标检 测输出。换而言之，已确认目标检测输出是由目标确认步骤对超过第 一阈值的任何数据元提供的。此类已确认目标检测输出因而指示存在 "大"目标。此外，在至少两个连续数据集中，对应于同一部分场景的标准化 数据元超过第二阈值且低于第一阈值时，目标确认步骤可方便地提供 已确认目标检测输出。来自目标确认步骤的此类已确认目标检测输出 因而指示存在"中"目标。换而言之，具有在第一和第二阚值之间值的 任何标准化数据元仅在标准化数据元的,在至少又一数据集中确认 时，才归类为已确认"中"目标检测输出。使用此类确认扫描因而降低 了"中"目标为虚警的概率。另外，在至少三个连续的数据集中，对应于同一部分场景的标准 化数据元超过第三阈值且低于第二阈值时，目标确认步骤可有利地提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测场景中目标的方法，包括以下步骤：　　　　（ａ）获得一个或多个数据集，每个数据集包括多个标准化数据元，每个标准化数据元对应于部分场景的回波，所述回波标准化为同一部分场景的参考回波；以及　　　　（ｂ）为所述一个或多个数据集中每个数据集的至少一个所述标准化数据元取阈值，　　　　其特征在于，所述取阈值步骤（ｂ）包括将每个所述标准化数据元与至少第一和第二阈值进行比较的步骤，其中所述第一阈值大于所述第二阈值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJ莱西特，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]