基于动态规划的目标检测方法技术

本发明专利技术书公开了一种基于动态规划的目标检测方法，主要解决现有技术在高噪声或强杂波环境中检测目标虚假点过多及丢帧对目标检测性能的影响。其实现步骤为：1）对接收数据做脉压和动目标检测；2）对动目标检测后的数据做低门限横虚警检测并将过门限点记为正常状态；3）计算连续五帧的所有正常状态的代价值及关联状态这两种状态量；4）反向搜索代价值小的关联状态；5）对搜索路径的关联状态幅度求和并进行门限检测，得到目标检测结果。本发明专利技术通过构造由距离和速度决定的状态转移代价函数，且利用目标两帧间关联代价值小这一特性，滤掉了大部分强杂波点及噪声点，提高了在高噪声及强杂波环境中对目标检测的精度，可用于低空警戒雷达的目标跟踪。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术书公开了一种，主要解决现有技术在高噪声或强杂波环境中检测目标虚假点过多及丢帧对目标检测性能的影响。其实现步骤为：1）对接收数据做脉压和动目标检测；2）对动目标检测后的数据做低门限横虚警检测并将过门限点记为正常状态；3）计算连续五帧的所有正常状态的代价值及关联状态这两种状态量；4）反向搜索代价值小的关联状态；5）对搜索路径的关联状态幅度求和并进行门限检测，得到目标检测结果。本专利技术通过构造由距离和速度决定的状态转移代价函数，且利用目标两帧间关联代价值小这一特性，滤掉了大部分强杂波点及噪声点，提高了在高噪声及强杂波环境中对目标检测的精度，可用于低空警戒雷达的目标跟踪。【专利说明】
本专利技术属于雷达信号处理
，特别涉及一种目标检测方法，可用于对弱信号或强杂波背景下的慢速小目标检测。技术背景随着现代科技的不断发展，一些人为干扰或新电子产品的出现，使雷达的作战环境日趋复杂，目标信号容易淹没在噪声和杂波中，因此在高噪声和强杂波环境下如何准确的对慢速小目标实现检测是现代雷达亟需解决的问题之一。在雷达信号处理中，近年来出现的一种被称为先跟踪后检测技术TBD能充分利用处理过程中每个阶段的信息，提高小目标的检测性能，在恶劣的环境下实现小目标的检测。强勇等人在“一种有效的用于雷达弱目标检测的算法，电子学报，2003年第3期”的文章中，提出了恒虚警CFAR和检测前跟踪TBD联合检测的思想，即加入低门限CFAR检测和求秩过程对数据进行预处理，引进平滑度的概念以消除一些伪航迹，虽然检测性能和计算量得到一定提高，但该方法的跟踪效果差。吴卫华等人在“一种基于目标状态关联的动态规划TBD算法，空军雷达学院学报，2011年第6期”的文章中，提出了一种基于目标状态关联的动态规划TBD算法，该算法结合目标运动特点并利用多帧数据降低幅度起伏，虽然减小了噪声的影响，相对于传统方法提高了检测性能，但如果在检测过程中有某帧目标丢失，则跟踪性能将会大大降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种，以进一步减小雷达信号处理中噪声及杂波对目标检测性能的影响，提高检测精度。实现本专利技术目的的技术思路是:利用慢速目标速度变化小的特点及其前后帧信息的相关性，设计一种由目标距离单元及多普勒信息决定并带有遗忘因子的状态转移代价函数，通过动态规划DP的方法反向搜索得到目标航迹，从而减小噪声对幅度上能量累积的影响及目标丢失对后面检测的影响。具体实现步骤包括如下:(I)接收雷达回波信号的第I帧数据序列，并初始化1=1 ;(2)对第I帧数据序列依次做脉冲压缩和动目标检测，得出每个数据点对应的距离单元，多普勒通道号及幅值；(3)对所有幅值做低门限恒虚警检测，并将过门限的点均记为正常状态，每个正常状态均包含五个状态量，即距离单元、多普勒通道号、幅值、关联状态及代价值，并将关联状态及代价值初始化为零；(4)判断I是否小于5，若是则I取值加1，并等待接收雷达回波信号的下一帧数据，返回步骤(2 )否则执行步骤(5 );(5)计算连续五帧各正常状态中关联状态及代价值这两种状态量:(5a)设a=l_4，将第a帧到第I帧的连续五帧各正常状态中关联状态及代价值这两种状态量清零；(5b)设第a帧的第i个正常状态对应的距离单元、多普勒通道号分别为RP1、Dpi ；第a+Ι帧的第m个正常状态对应的距离单元、多普勒通道号分别为Rqi Dcm, i = Ρ..Χ，X为第a帧过门限的点数，m = Ρ..Υ，Y为第a+Ι帧过门限的点数；(5c)计算出第a帧的第i个正常状态对应的速度Vpi ；(5d)根据上述参数，计算出第a帧的第i个正常状态转移到第a+Ι帧的第m个正常状态的转移代价值Mmil:Mmi= λ + β (Dp1-Dcm) + ε Mpi,式中，λ、β为权系数，t为雷达扫描周期，Rtl为最小可分辨距离，ε为遗忘因子，Mpi为第a帧的第i个正常状态的代价值；(5e)从第a帧的所有正常状态转移到第a+Ι帧的第m个正常状态的转移代价值中，找出最小值为第a帧的第k个正常状态转移到第a+Ι帧的第m个正常状态的转移代价值 Mmk ；(5f)更新第a+Ι帧的第m个正常状态的关联状态为k，更新第a+Ι帧的第m个正常状态的代价值为Mmk，并将这两种状态量进行保存；(5g)判断a是否等于1-1，若是则执行步骤(6)，否则a取值加1，返回步骤(5b)；(6)搜索目标航迹(6a)从第I帧所有正常状态的代价值中找出最小的一个代价值对应的正常状态，将这个正常状态的代价值置为1000，并通过第I帧的第&个正常状态的关联状态，找出与该正常状态关联的第1-1帧的第g4个正常状态，直到搜索出与第I帧的第g5个正常状态关联的第1-4帧的第gl个正常状态，得出一条由五个正常状态组成的搜索路径，对这条搜索路径的五个正常状态的幅度求和为Mw ；(6b)设定目标检测门限值Vt = 2X106，比较这条搜索路径的五个正常状态的幅度和Mw与Vt的大小，若Mw Vt,则检测到目标，且该目标的第1-4帧到第I帧的航迹为这条搜索路径的五个正常状态的五个距离单元，反之，没有检测到目标；(6c)重复执行步骤(6a) - (6b)共9次，输出所有检测到的目标航迹；(6d)令1=1+1，等待接收雷达回波信号的下一帧数据，返回步骤(2)。本专利技术与现有技术相比具有以下优点:本专利技术由于充分利用目标运动特性，构造由距离和速度决定的状态转移代价函数，得到相邻五帧目标状态转移的代价值，选取代价值最小的10个代价值且累积幅度值，再通过设置检测门限检测出目标，不仅尽可能的减小了噪声对目标检测的影响，而且减小了丢帧对后面检测的影响，提高了在低信噪比时目标检测的精度。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的实现的流程图；图2是本专利技术方法连续五帧状态转移示意图；图3是用本专利技术方法与现有基于目标状态关联的目标检测方法检测的目标航迹对比图；图4是本专利技术本方法与现有基于目标状态关联的目标检测方法检测到的目标多普勒通道对比图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。参照图1，本专利技术基于动态规划的雷达检测前跟踪方法，其实现步骤如下:步骤1:雷达接收机接收雷达回波信号的第I帧的h个脉冲数据序列，该帧数据的序号为u,并始化1=1, u = I。步骤2:对第I帧的h个脉冲数据序列做脉冲压缩和动目标检测。2a)将第I帧接收的h个脉冲数据序列存储为数据采集矩阵P:【权利要求】1.一种，其特征在于包括如下步骤: (1)接收雷达回波信号的第I帧数据序列，并初始化1=1； (2)对第I帧数据序列依次做脉冲压缩和动目标检测，得出每个数据点对应的距离单元，多普勒通道号及幅值； (3)对所有幅值做低门限恒虚警检测，并将过门限的点均记为正常状态，每个正常状态均包含五个状态量，即距离单元、多普勒通道号、幅值、关联状态及代价值，并将关联状态及代价值初始化为零； (4)判断I是否小于5，若是则I取值加1，并等待接收雷达回波信号的下一帧数据，返回步骤(2)否则执行步骤(5)； (5)计算连续五帧各正常状态中关联状态及代价值这两种状态量: (5a)设a=l_4，将第a帧到第I帧的连续五帧各正常状态中关联状态及代价值这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动态规划的目标检测方法，其特征在于包括如下步骤：（1）接收雷达回波信号的第l帧数据序列，并初始化l=1；（2）对第l帧数据序列依次做脉冲压缩和动目标检测，得出每个数据点对应的距离单元，多普勒通道号及幅值；（3）对所有幅值做低门限恒虚警检测，并将过门限的点均记为正常状态，每个正常状态均包含五个状态量，即距离单元、多普勒通道号、幅值、关联状态及代价值，并将关联状态及代价值初始化为零；（4）判断l是否小于5，若是则l取值加1，并等待接收雷达回波信号的下一帧数据，返回步骤（2）否则执行步骤（5）；（5）计算连续五帧各正常状态中关联状态及代价值这两种状态量：（5a）设a=l?4，将第a帧到第l帧的连续五帧各正常状态中关联状态及代价值这两种状态量清零；（5b）设第a帧的第i个正常状态对应的距离单元、多普勒通道号分别为RPi、DPi；第a+1帧的第m个正常状态对应的距离单元、多普勒通道号分别为RCm、DCm，i＝1…X，X为第a帧过门限的点数，m＝1…Y，Y为第a+1帧过门限的点数；（5c）计算出第a帧的第i个正常状态对应的速度VPi；（5d）根据上述参数，计算出第a帧的第i个正常状态转移到第a+1帧的第m个正常状态的转移代价值Mmi1：Mmi=λ[(RPiR0+VPit)/R0?RCm]+β(DPi?DCm)+εMPi，式中，λ、β为权系数，t为雷达扫描周期，R0为最小可分辨距离，ε为遗忘因子，MPi为第a帧的第i个正常状态的代价值；（5e）从第a帧的所有正常状态转移到第a+1帧的第m个正常状态的转移代价值中，找出最小值为第a帧的第k个正常状态转移到第a+1帧的第m个正常状态的 转移代价值Mmk；（5f）更新第a+1帧的第m个正常状态的关联状态为k，更新第a+1帧的第m个正常状态的代价值为Mmk，并将这两种状态量进行保存；（5g）判断a是否等于l?1，若是则执行步骤（6），否则a取值加1，返回步骤（5b）；（6）搜索目标航迹（6a）从第l帧所有正常状态的代价值中找出最小的一个代价值对应的正常状态，将这个正常状态的代价值置为1000，并通过第l帧的第g5个正常状态的关联状态，找出与该正常状态关联的第l?1帧的第g4个正常状态，直到搜索出与第l帧的第g5个正常状态关联的第l?4帧的第g1个正常状态，得出一条由五个正常状态组成的搜索路径，对这条搜索路径的五个正常状态的幅度求和为Mw；（6b）设定目标检测门限值VT＝2×106，比较这条搜索路径的五个正常状态的幅度和Mw与VT的大小，若Mw≥VT，则检测到目标，且该目标的第l?4帧到第l帧的航迹为这条搜索路径的五个正常状态的五个距离单元，反之，没有检测到目标；（6c）重复执行步骤（6a）?（6b）共9次，输出所有检测到的目标航迹；（6d）令l=l+1，等待接收雷达回波信号的下一帧数据，返回步骤（2）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永波，江良，刘宏伟，水鹏朗，李岩，程增飞，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：