一种适用于小目标的雷达目标检测方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于小目标的雷达目标检测方法及其系统，包含以下步骤：历史帧数据累积步骤，获取无人机在第i帧的无人机的水平速度v；获取目标在第i帧的目标距离、目标速度、目标角度；对第i帧的每一距离维进行恒虚警计算，选取信噪比最大的结果作为预定目标，获取第i帧的原始目标幅值、原始目标距离、原始目标速度；重复上述步骤，积累Q个帧的原始目标幅值、原始目标距离、原始目标速度建立历史帧数据，其中i＝1、2、3

【技术实现步骤摘要】
一种适用于小目标的雷达目标检测方法及其系统


[0001]本专利技术涉及雷达目标检测领域，具体指有一种适用于小目标的雷达目标检测方法及其系统。

技术介绍

[0002]雷达接收到的信号检查是否含有目标反射回波，并从反射回波中测出有关目标状态的数据，从而探测目标的位置、速度等特征量。无人机需要通过雷达探测目标，从而避开障碍物。
[0003]在实际应用中，雷达难以直接识别出小目标，例如细竹竿、叶簇，如果是雷达直接探测，这些小目标的能量不稳定，则可能上一帧识别到存在该目标，但下一帧目标消失。传统的无人机检测方法是在速度频谱上加入聚类、滤波等算法得到目标信息进行输出。小目标的能量不稳定，若每一帧要稳定地检测到，对于硬件性能与算法均有很高的要求。因此，需要研究出一种高灵敏度、运算量小的算法。
[0004]针对上述的现有技术存在的问题设计一种适用于小目标的雷达目标检测方法及其系统是本专利技术研究的目的。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术在于提供一种适用于小目标的雷达目标检测方法及其系统，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种适用于小目标的雷达目标检测方法，包含以下步骤：
[0008]历史帧数据累积步骤，
[0009]获取无人机在第i帧的飞行速度，计算无人机的水平速度v；
[0010]通过雷达发射中频信号并接收目标反射回的中频信号，获取目标在第i帧的目标距离、目标速度、目标角度；
[0011]对第i帧的每一距离维进行恒虚警计算，选取信噪比最大的结果作为预定目标，获取第i帧的原始目标幅值、原始目标距离、原始目标速度；
[0012]重复上述步骤，积累Q个帧的原始目标幅值、原始目标距离、原始目标速度建立历史帧数据，其中i＝1、2、3
…
Q，Q为正整数；
[0013]预测步骤，提取所述历史帧数据，根据每一帧的原始目标距离、原始目标速度预测每一帧的目标在当前帧的位置；
[0014]能量值计算步骤，提取所述历史帧数据，加权累积每一帧的所述原始目标幅值得到对应的能量值；
[0015]目标输出步骤，根据预设的能量阈值剔除噪声，输出最终目标幅值、最终目标距离、最终目标速度。
[0016]进一步地，所述通过雷达发射中频信号并接收目标反射回的中频信号，获取目标
在第i帧的目标距离、目标速度、目标角度具体为：
[0017]通过雷达多次发射中频信号，所述中频信号至少包含M个chirp信号，接收目标反射回的所述中频信号，并进行FFT运算，解析得到每个中频信号对应的目标信息，所述目标信息至少包含目标距离、目标速度、目标角度。
[0018]进一步地，所述进行FFT运算具体为：
[0019]对每一所述chirp信号进行FFT运算，得到所述目标距离；
[0020]对每一距离维进行FFT运算，得到所述目标速度；
[0021]对同一位置、不同天线得到的相位差进行FFT运算，得到所述目标角度。
[0022]进一步地，所述对第i帧的每一距离维进行恒虚警计算具体为：
[0023]将第i帧的每一距离维在第i帧的所述水平速度的预设阈值区间范围V内进行恒虚警计算。
[0024]进一步地，所述预设阈值范围具体为：
[0025]V＝[v
‑
δ，v+δ]，δ为速度误差值，其中δ为1
‑
3，所述预设阈值区间范围V的分辨率为0.2。
[0026]进一步地，所述能量值计算步骤具体为：
[0027]提取所述历史帧数据；
[0028]根据计算所述能量值，其中，Q表示各待检测目标的历史帧数，w
q
表示与帧数有关的权重值，p表示距离维的索引，A
pq
表示第p个距离维上第q帧目标的幅值。
[0029]进一步地，所述根据预设的能量阈值剔除噪声具体为：
[0030]若所述能量值小于所述能量阈值，则判定为噪声，所述能量阈值为6*10^11
‑
8*10^11。
[0031]进一步提供一种适用于小目标的雷达目标检测系统，包含以下模块：
[0032]历史帧数据累积模块，用于：
[0033]获取无人机在第i帧的飞行速度，计算无人机的水平速度v；
[0034]通过雷达发射中频信号并接收目标反射回的中频信号，获取目标在第i帧的目标距离、目标速度、目标角度；
[0035]进行恒虚警计算，选取信噪比最大的结果作为预定目标，获取第i帧的原始目标幅值、原始目标距离、原始目标速度；
[0036]重复上述步骤，积累Q个帧的原始目标幅值、原始目标距离、原始目标速度建立历史帧数据，其中i＝1、2、3
…
Q，Q为正整数；
[0037]预测模块，用于提取所述历史帧数据，根据每一帧的原始目标距离、原始目标速度预测每一帧的目标在当前帧的位置；
[0038]能量值计算模块，用于提取所述历史帧数据，加权累积每一帧的所述原始目标幅值得到对应的能量值；
[0039]目标输出模块，用于根据预设的能量阈值剔除噪声，输出最终目标幅值、最终目标距离、最终目标速度。
[0040]因此，本专利技术提供以下的效果和/或优点：
[0041]本专利技术提供的方法从根本上解决了小目标丢失的问题，利用恒虚警算法，结合历
史帧数据在当前帧的预测映射，计算各个原始目标在其位置的幅值对应的能量值，并通过相应的能量阈值剔除噪声，得到小目标的特征，解决了现有算法无法准确地跟踪小目标的问题。
[0042]本方法通过能量累积与时间加权可以让目标的能量与噪声区分开，提高小目标检测的稳定性。
[0043]本方法只对所有恒虚警算法得到的目标进行能量累积，再通过阈值直接切出目标，相对于传统方法所运用的聚类和滤波，节省了计算复杂度和内存，改变了聚类和滤波需要通过每一个原始目标点遍历的方法，不再需要通过大量的算力去计算目标与目标之间的相关性，因此具有计算量低的特点。
[0044]应当明白，本专利技术的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本专利技术的进一步的解释。
附图说明
[0045]图1为本专利技术的流程示意图。
[0046]图2为本专利技术一实施例的检测过程示意图。
[0047]图3为本专利技术一实施例单目标检测过程示意图。
具体实施方式
[0048]为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本专利技术的结构作进一步详细描述：
[0049]在实际应用中，直接识别出小目标，例如细竹竿、叶簇，是个难点。传统的无人机检测方法是在速度频谱上加入聚类、滤波等算法得到目标信息进行输出。由于小目标的能量不稳定，若每一帧要稳定地检测到，对于硬件性能与算法均有很高的要求。因此，需要研究出一种高灵敏度、运算量小的算法。
[0050]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于小目标的雷达目标检测方法，其特征在于：包含以下步骤：历史帧数据累积步骤，获取无人机在第i帧的飞行速度，计算无人机的水平速度v；通过雷达发射中频信号并接收目标反射回的中频信号，获取目标在第i帧的目标距离、目标速度、目标角度；对第i帧的每一距离维进行恒虚警计算，选取信噪比最大的结果作为预定目标，获取第i帧的原始目标幅值、原始目标距离、原始目标速度；重复上述步骤，积累Q个帧的原始目标幅值、原始目标距离、原始目标速度建立历史帧数据，其中i＝1、2、3
…
Q，Q为正整数；预测步骤，提取所述历史帧数据，根据每一帧的原始目标距离、原始目标速度预测每一帧的目标在当前帧的位置；能量值计算步骤，提取所述历史帧数据，加权累积每一帧的所述原始目标幅值得到对应的能量值；目标输出步骤，根据预设的能量阈值剔除噪声，输出最终目标幅值、最终目标距离、最终目标速度。2.根据权利要求1所述的一种适用于小目标的雷达目标检测方法，其特征在于：所述通过雷达发射中频信号并接收目标反射回的中频信号，获取目标在第i帧的目标距离、目标速度、目标角度具体为：通过雷达多次发射中频信号，所述中频信号至少包含M个chirp信号，接收目标反射回的所述中频信号，并进行FFT运算，解析得到每个中频信号对应的目标信息，所述目标信息至少包含目标距离、目标速度、目标角度。3.根据权利要求2所述的一种适用于小目标的雷达目标检测方法，其特征在于：所述进行FFT运算具体为：对每一所述chirp信号进行FFT运算，得到所述目标距离；对每一距离维进行FFT运算，得到所述目标速度；对同一位置、不同天线得到的相位差进行FFT运算，得到所述目标角度。4.根据权利要求1所述的一种适用于小目标的雷达目标检测方法，其特征在于：所述对第i帧的每一距离维进行恒虚警计算具体为：将第i帧的每一距离维在第i帧的所述水平速度的预设阈值区间范围V内进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴慧颖，张谅，
申请(专利权)人：厦门精益远达智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：