基于峰值聚优的改进积累方法及强弱目标同时检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于峰值聚优的改进积累方法及强弱目标同时检测方法，属于微弱目标检测领域。本发明专利技术的方法在基于Hough变换的非相参积累中，利用能量积累结果改进点数积累结果，完成强弱目标的同时检测。本发明专利技术的方法步骤：(一)采用径向距离

【技术实现步骤摘要】
基于峰值聚优的改进积累方法及强弱目标同时检测方法


[0001]本专利技术涉及雷达数据处理领域，适用于存在多个回波能量相差较大的目标情况下将全部目标检测出来的问题。

技术介绍

[0002]检测前跟踪(Track
‑
Before
‑
Detect，TBD)是在强杂波环境下有效检测微弱目标的技术，可以用于检测微弱目标；TBD算法通过积累多帧数据，使航迹整体积累值高于虚假航迹，提高信杂比；基于Hough变换(Hough
‑
Transform，HT)的HT
‑
TBD方法属于基于投影变换的TBD方法，具有对局部缺损不敏感，对杂波噪声鲁棒性强的特点，由B.D.Carlson于1994年首次提出应用到雷达目标检测中，并提出点数积累的方式同时检测不同回波能量的目标，之后，HT
‑
TBD技术不断得到改进。
[0003]但是，当检测范围内存在多个目标时，由于多个目标到雷达径向距离相差较大使它们的回波能量差异较大；采用现有的HT
‑
TBD算法，能量积累空间会存在峰值簇拥现象，且强目标积累峰值高而弱目标积累峰值低，单纯设置门限的方法将导致强目标淹没弱目标，另一方面，点数积累空间将出现大量峰值，使得目标伴随大量虚假航迹被检测出；因此如何改进积累方式，避免强目标掩盖弱目标，将多个目标同时有效的检测出来一个亟待解决的问题。
[0004]本专利技术首先利用Hough变换完成量测点的点到线变换，在完成双重积累后，以能量积累为参考，将每个量测点只存于其所在参数单元中能量积累最大的那个单元，得到新的点数积累和能量积累结果，再按照点数积累结果设置门限，提取目标航迹，进行航迹约束之后得出最终结果，完成多目标的同时检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于改进现有检测前跟踪技术中出现的无法有效检测能量不同的多个目标问题，以求改进雷达对多目标的检测跟踪能力；首先采用径向距离
‑
时间坐标描述数据，减少量测误差影响，规格化坐标使2个维度处于同一量级；再进行Hough变换，分割参数单元进行点数积累和能量积累，采用标签矩阵记录每个量测点曲线经过的参数单元，遍历所有量测点将每个量测点只存于其所能构成能量积累值最大的参数单元，得到新的点数积累和能量积累结果，只对点数积累空间设置门限提取目标航迹，进行航迹约束和合并，输出最终航迹。
[0006]本专利技术所述的基于峰值聚优的改进积累方法及强弱目标同时检测方法，包括以下技术措施：
[0007]步骤一、将接收的全部雷达量测点位置坐标采用规格化的径向距离
‑
时间描述，以减小量测误差的影响，同时使两个维度的坐标保持数量级相近，防止信息损失，再根据Hough变换规则，完成点到线的转换，原先属于一条直线上的点，完成变换后的线会交于一点；具体步骤为：
[0008]二维笛卡尔平面上雷达位于坐标原点，量测点的坐标为(x,y)，其径向距离为r，时刻信息为t，则
[0009][0010]计算所有量测点的径向距离后，设坐标规格化系数为γ，由于实际雷达探测目标时，目标的径向距离值大于时刻信息值，则：
[0011][0012]其中，r
max
为所有坐标的最大径向距离值，t
max
为所有坐标的最大时刻信息值，|
·
|表示取正值，[
·
]表示向上取整，坐标规格化方式为：
[0013](r,t)
→
(r,γ
·
t)
[0014]将规格化后的坐标进行Hough变换映射到参数空间中：
[0015]ρ＝r
·
cosθ+γ
·
k
·
sinθ
[0016]其中，ρ表示数据空间经过量测点直线到原点的距离，θ表示该量测点和原点连线与坐标轴正向之间的夹角，θ按照从0到π以π/N
θ
为公差的等差数列依次取值，N
θ
表示θ的取值个数。
[0017]步骤二、在参数平面上完成双重积累；由于有量测误差的存在，目标在数据空间中的航迹并不是严格意义上的直线，为在参数空间中实现对量测误差的容错，对参数空间进行离散化处理，使来自同一航迹的点迹曲线能够落在同一个单元内进行有效积累，设ρ
‑
θ参数空间被分为N
ρ
×
N
θ
个单元，N
ρ
表示维度ρ的分割数目，每个单元的边长为：
[0018][0019]其中，ρ
max
和ρ
min
分别表示数据空间中所有点迹所在的全部直线到原点距离的最大值和最小值；
[0020]设置N
ρ
×
N
θ
的二值积累矩阵A
p
和能量积累矩阵A
e
，对于任意一个规格化后的量测点P0＝(r0,γ
·
k0)，当满足：
[0021][0022]对两个积累矩阵进行积累，积累过程中，为充分利用时间信息，更有效地检测航迹，假设该单元k时刻有多个的曲线穿过，只取能量最大值进行积累：
[0023][0024][0025][0026]其中，分别表示k时刻参数单元需要新积累的点数和能量，n
k
表示穿过参数单元曲线是k时刻量测点的个数。
[0027]步骤三、利用完成的两种积累结果进行峰值聚优，使每个目标只存放于其所在参数单元中能量最大的那个单元；设数据空间经过第一门限后共有N个量测点，设Ω为经过上述积累后每个参数单元存储量测点元胞组：
[0028][0029]参数单元(α,β)内有n个量测点时：
[0030][0031]其中，A(α,β)为参数单元(α,β)内存点矩阵，存储量测点的径向距离，方位角，能量和时间信息；给所有量测点进行编号，设置标签矩阵L
i
和最终存放单元G
i
，L
i
用于给量测点i标记所在的所有参数单元，设量测点i共存在于m个参数单元内，则：
[0032][0033]令量测点编号i＝1，使得最终存放单元提取参数单元中与编号为i量测点时刻不同的量测点组成新矩阵设为
[0034][0035]然后令编号j＝2，设参数χ：
[0036][0037]其中，[
·
]表示向上取整，M表示雷达量测帧数，当参数单元内含有量测点数超过χ时，提取参数单元中与量测点i时刻不同的量测点组成新矩阵设为在最终存放单元G
i
与中寻找相同时刻的量测点，并将其能量值在各自矩阵求和，结果分别为E
sj
和E
si
；当参数单元内含有量测点数未超过χ时，判断j＜m是否成立，成立则令j＝j+1，并判断E
si
与E
sj
的大小，将量测点i只保留在能量更大的单元<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于峰值聚优的改进积累方法，其特征在于，包括以下步骤：对于雷达接收到的量测点，其规格化后的径向距离
‑
时间坐标经过Hough变换后，对形成的曲线分别进行点数和能量的合并积累，形成点数积累结果和能量积累结果；完成量测点能量积累和点数积累后，对于规格化坐标后的量测点P
i
进行峰值聚优，其经过Hough变换所变曲线在参数平面通过m个单元，坐标为最终存放单元为初始使j＝1，标签矩阵为L
i
：M为雷达量测帧数，存点门限为χ：重组矩阵由单元中与P
i
时刻不同的量测点组成：j从2遍历到m，当单元内量测点数目超过χ时，形成该单元的重组矩阵在G
i
和的重组矩阵中找到相同时刻量测点并各自对能量求和，为E
si
和E
sj
；判断E
si
与E
sj
的大小，若E
si
＜E
sj
，在中删除P
i
，并使点数积累和能量积累减去P
i
代表的属性值：其中，A
p
(G
i
)为单元G
...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄钧天，王国宏，于洪波，张翔宇，谭顺成，李林，张亮，温镇铭，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，
类型：发明
国别省市：