一种基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法，包括如下步骤：对原始点迹数据进行距离维凝聚：对原始点迹数据进行同一方位上的距离维归并凝聚；初始化区间块结构体参数：完成距离维凝聚后，且区间块数量为空时将当前批次下的新生点迹初始化为新的区间块；迭代进行新生点迹和区间块的关联与更新；点迹争夺与近目标分辨：结合现有区间块质心与点迹特征参数进行冲突情况处理；区间块内部数据的质心凝聚：对满足凝聚条件的区间内部数据进行最终凝聚；点迹滤波：根据凝聚点迹的结果特征滤除非目标点迹。本发明专利技术从区间角度入手，有效解决了方位滑窗法带来的凝聚不充分问题，点迹滤波效果良好，保证性能的同时满足了雷达数据预处理的实时性要求。处理的实时性要求。处理的实时性要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法


[0001]本专利技术涉及雷达数据处理
，尤其涉及一种基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法。

技术介绍

[0002]随着半导体、计算机技术等各个领域的快速发展，雷达技术的相关研究取得了重大突破，其应用领域及研究内容也在不断扩展，现代雷达不仅在军事上发挥了重要作用，也常用于国民经济等领域。早期雷达由于其分辨率较低，雷达信号处理后探测的目标原始信息仅由一个或少数几个点组成，目标点迹凝聚处理运算量相对较少。随着雷达成像技术的发展以及雷达测量精度的提高，雷达数据处理端接收到有效目标信息数据成倍增加，然而理想的雷达数据处理结果要求一个目标在一次扫描中仅产生一个点迹，大量的有效信息便于更精确测量目标的同时，对点迹凝聚算法也提出了更高的要求。
[0003]电子科技大学在其申请的专利文献“一种基于峰值聚类的目标检测点迹凝聚方法”(专利申请号：202110538477.5，申请公开号：CN113269242A)中公开了一种基于峰值聚类的目标检测点迹凝聚方法，该算法考虑了CFAR检测点迹结果中同一类别的数据点向峰值点聚集的特点，设计了自动寻找峰值点的聚类算法，对采集的所有数据根据距离
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多普勒二维信息计算欧式距离，利用幅度信息寻找每一类别的峰值数据点进而进行聚类，能够克服彼此相邻、点迹数据幅度和密度分布差异较大的多目标难以正确分类的难点。
[0004]北京中安锐达电子科技有限公司在其申请的专利文献“一种基于扇块结构的一次点迹凝聚方法”(专利申请号：202111217802.4，申请公开号：CN113820685A)中公开了一种基于扇块结构的一次点迹凝聚方法，适用于边扫描边跟踪(TWS)的工作模式，以方位扇区和距离扇块为基本单位，对特定方位扇区中某一距离扇块的一次点迹，首先跟本距离扇块的剩余一次点迹进行点迹凝聚；然后跟本方位扇区中本距离扇块的前一个距离扇块中的所有一次点迹进行点迹凝聚；最后，跟本方位扇区之前若干个方位扇区中对应的距离扇块及对应距离扇块的前一个距离扇块中的所有一次点迹进行点迹凝聚。该专利技术可以有效避免距离相差较大的一次点迹之间进行的无效匹配，但多方位扇块和距离扇块之间的重复判断仍然增加了点迹凝聚的复杂度，不利于算法运算量的进一步提高。
[0005]西安科锐盛创新科技有限公司在其申请的专利文献“基于轮廓跟踪区域生长的海面目标点迹凝聚方法及系统”(专利申请号：202011602419.6，申请公开号：CN112630743A)中公开了一种基于轮廓跟踪区域生长的海面目标点迹凝聚方法及系统，该方法包括：获取海面图像并对图像进行二值化和形态学的预处理；并利用轮廓跟踪技术对图像中的各个海面目标进行检测和跟踪，然后使用区域生长手段得到各海面目标的区域像素点，并对各目标的区域像素点进行点迹凝聚，得到最终的凝聚结果。该方法能够得到更加精确的目标凝聚位置，提高点迹凝聚精度。其中检测和区域生长主要在二维网格中通过二维搜索和邻域遍历方法实现，每个网格像素灰度值被多次遍历判断，高精度凝聚的同时也带来了一定的耗时；在海面成像方面，成像总是预示着一定的数据积累，成像数据在边缘部分的点迹凝聚
问题是一直以来的处理难点。
[0006]综上，传统点迹凝聚算法通过方位向滑窗来确定目标在方位向的信息，然后在距离向进行点迹凝聚处理，得到当前的目标信息，包括目标的距离中心、目标的幅度、目标的方位角、俯仰角等。主要思想通过设置一定的方位滑窗宽度对数据进行积累，当达到积累条件后对积累的数据进行内部凝聚，但是，对于大目标或者高方位分辨率雷达，目标检测点迹可能正好被滑窗边缘分割或跨多个滑窗宽度，而两坐标预警雷达由于没有方位测角，其方位波束宽度很窄因此以天线指向作为单次检测目标的方位角度，原始点迹在方位上的分裂以雷达方位分辨率为基本分裂单元，方位维分裂比较严重，同时由于其循环周扫的特性，运动目标在雷达一圈的扫描中被扫描角度与天线半功率波束宽度相一致，若要求凝聚点迹只有一个点时不能使用滑窗法来进行方位凝聚。
[0007]另一类基于DBSCAN聚类思想的凝聚方法较传统凝聚算法，可在积累一圈后对整个极坐标系下的原始数据进行聚类凝聚，克服了滑窗问题，其主要思想是通过递归计算任一两点之间的欧式距离，将所有满足欧式距离门限内的点划分为一个簇，簇内进行点迹凝聚。但因两坐标预警雷达体制下的方位分裂性质，同一方位分辨率下，近距离两点间的欧式距离和远距离两点间的欧式距离差距过大，凝聚门限过小时容易在远距离失效，门限过大又容易造成近距离或相邻目标的误凝。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术考虑了两坐标预警雷达工作特性与点迹特征，提出一种基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法。本专利技术从区间角度入手，有效解决了方位滑窗法带来的凝聚不充分问题，点迹滤波效果良好，保证性能的同时满足了雷达数据预处理的实时性要求。
[0009]本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法，包括如下步骤：
[0011](1)对原始点迹数据进行距离维凝聚：对原始点迹数据进行同一方位上的距离维归并凝聚；
[0012](2)初始化区间块结构体参数：完成距离维凝聚后，且区间块数量为空时将当前批次下的新生点迹初始化为新的区间块；
[0013](3)迭代进行新生点迹和区间块的关联与更新：根据新生点迹与原有区间参数的距离方位信息进行关联尝试，将符合条件的距离维凝聚点添加到对应的区间块内，并扩展更新区间块的范围参数；
[0014](4)点迹争夺与近目标分辨：对存在重叠、争夺或邻近小目标的区间块，结合现有区间块质心与点迹特征参数进行冲突情况处理；
[0015](5)区间块内部数据的质心凝聚：对满足凝聚条件的区间内部数据进行最终凝聚；
[0016](6)点迹滤波：根据凝聚点迹的结果特征滤除非目标点迹。
[0017]进一步地，步骤(1)中，在接收到来自雷达信号处理机目标检测模块的原始检测结果后，提取当前批次结果中各原始点迹的距离、回波幅度信息，使用两点滑窗法进行距离维一次凝聚，所述原始点迹的数据包括点迹的录取时间、距离、多普勒速度、方位角和回波幅度。
[0018]进一步地，所述使用两点滑窗法进行距离维一次凝聚包括如下步骤：
[0019](1a)对直接接收到的原始点迹按距离信息从小到大的顺序进行排序；
[0020](1b)依次遍历排序后的点迹数据，同时计算相邻两目标点之间的距离差值，当相邻差值满足凝聚距离门限条件时，归为同一目标；当相邻差值不满足距离门限时，将两点滑窗中的最新点看作新目标，并以此为基准继续向后判断，将距离维点迹划分为一系列的一维点迹块；
[0021](1c)对划分好的点迹块完成一次点迹凝聚。
[0022]进一步地，步骤(2)中，需建立以方位角度为横坐标轴、目标与雷达之间的径向距离为纵坐标轴的二维坐标系，区间块在二维坐标系中的形状体现为长方形块，具有方位宽度和距离宽度，区间块参数包括区间的起始方位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对原始点迹数据进行距离维凝聚：对原始点迹数据进行同一方位上的距离维归并凝聚；(2)初始化区间块结构体参数：完成距离维凝聚后，且区间块数量为空时将当前批次下的新生点迹初始化为新的区间块；(3)迭代进行新生点迹和区间块的关联与更新：根据新生点迹与原有区间参数的距离方位信息进行关联尝试，将符合条件的距离维凝聚点添加到对应的区间块内，并扩展更新区间块的范围参数；(4)点迹争夺与近目标分辨：对存在重叠、争夺或邻近小目标的区间块，结合现有区间块质心与点迹特征参数进行冲突情况处理；(5)区间块内部数据的质心凝聚：对满足凝聚条件的区间内部数据进行最终凝聚；(6)点迹滤波：根据凝聚点迹的结果特征滤除非目标点迹。2.根据权利要求1所述的基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法，其特征在于，步骤(1)中，在接收到来自雷达信号处理机目标检测模块的原始检测结果后，提取当前批次结果中各原始点迹的距离、回波幅度信息，使用两点滑窗法进行距离维一次凝聚，所述原始点迹的数据包括点迹的录取时间、距离、多普勒速度、方位角和回波幅度。3.根据权利要求2所述的基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法，其特征在于，所述使用两点滑窗法进行距离维一次凝聚包括如下步骤：(1a)对直接接收到的原始点迹按距离信息从小到大的顺序进行排序；(1b)依次遍历排序后的点迹数据，同时计算相邻两目标点之间的距离差值，当相邻差值满足凝聚距离门限条件时，归为同一目标；当相邻差值不满足距离门限时，将两点滑窗中的最新点看作新目标，并以此为基准继续向后判断，将距离维点迹划分为一系列的一维点迹块；(1c)对划分好的点迹块完成一次点迹凝聚。4.根据权利要求1所述的基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法，其特征在于，步骤(2)中，需建立以方位角度为横坐标轴、目标与雷达之间的径向距离为纵坐标轴的二维坐标系，区间块在二维坐标系中的形状体现为长方形块，具有方位宽度和距离宽度，区间块参数包括区间的起始方位角Azi
start
、终止方位角Azi
end
、起始距离R
min
、终止距离R
max
、待凝聚点迹列表以及区间块达到凝聚条件时包含的所有原始点迹个数。5.根据权利要求1所述的基于区间扩展合并的雷达点迹凝聚方法，其特征在于，步骤(3)中，新生点迹和区间块的关联方法包括如下步骤：(3a)对原有区间块和距离维凝聚点迹进行特征分析，对M个区间块，保证其按区间起始距离信息从小到大排序，N个距离维凝聚点按距离信息排序；(3b)两类数据并行遍历时，对第i个区间块和第j个距离维凝聚点，当区间起始距离和凝聚点距离的差值...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙璐岚，李登魁，臧博，张文博，李林，张毅，李斌，王海舰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：