[發(fā)明專利]一種多脈沖激光雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910623545.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110412609B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬鵬閣;常項(xiàng)平;申冬冬;孫俊靈;金秋春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S17/58
• 分類號(hào): G01S17/58
• 代理公司: 北京正陽(yáng)理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 唐華

本發(fā)明涉及激光雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于目標(biāo)速度幅度特性的多脈沖激光雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)和航跡搜索方法。針對(duì)多脈沖激光雷達(dá)檢測(cè)飛行目標(biāo)航跡應(yīng)用中運(yùn)算量巨大的問(wèn)題，基于目標(biāo)速度幅度特性，利用多脈沖激光雷達(dá)的回波觀測(cè)數(shù)據(jù)中存在大量與檢測(cè)目標(biāo)無(wú)關(guān)的噪聲點(diǎn)的特點(diǎn)，先對(duì)回波觀測(cè)數(shù)據(jù)分塊，在依據(jù)設(shè)定閾值二值化，將其中值為1的全部點(diǎn)作為樣本點(diǎn)，得其坐標(biāo)矩陣M，再對(duì)M進(jìn)行Hough變換得矩陣R，對(duì)R開(kāi)展空間參數(shù)投票得投票表格，搜索投票表格，統(tǒng)計(jì)參數(shù)空間的得票數(shù)，求出參數(shù)空間聚集點(diǎn)，最后將參數(shù)空間聚集點(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行Hough反變換，得回波觀測(cè)數(shù)據(jù)潛在目標(biāo)航跡直線。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)密集雜波背景下目標(biāo)直線航跡檢測(cè)，運(yùn)算速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于目標(biāo)速度幅度特性的多脈沖激光雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)和航跡搜索方法，特別適合低信噪比環(huán)境下快速完成目標(biāo)檢測(cè)并檢索其航跡的任務(wù)。

背景技術(shù)

在探測(cè)微弱目標(biāo)時(shí)，單脈沖激光雷達(dá)會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)困難，而多脈沖激光雷達(dá)可以利用時(shí)域多幀回波數(shù)據(jù)進(jìn)行非相參積累提高信噪比和檢測(cè)概率。先跟蹤后檢測(cè)(TBD)的方法先從多幀原始觀測(cè)數(shù)據(jù)中跟蹤出一條能量積累最大的目標(biāo)航跡，進(jìn)而判決目標(biāo)的檢測(cè)，可以進(jìn)一步提高多脈沖激光雷達(dá)檢測(cè)微弱目標(biāo)的能力，其檢測(cè)流程如附圖1所示。在基于多脈沖激光雷達(dá)的目標(biāo)航跡檢索過(guò)程中，通常采用Hough變換的方法。但由于多脈沖激光雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)大，基于TBD的Hough變換檢測(cè)航跡的方法存在運(yùn)算量巨大，難以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，目前有一些改進(jìn)Hough變換算法，如段汝嬌等在文獻(xiàn)(段汝嬌,趙偉,黃松嶺,et al.一種基于改進(jìn)Hough變換的直線快速檢測(cè)算法[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2010,31(12):2774-2780.)中通過(guò)檢測(cè)相鄰的像素點(diǎn)并進(jìn)行聚類再分組的辦法檢測(cè)直線。李曉聰?shù)仍谖墨I(xiàn)(李曉聰,涂剛毅,裴江,et al.基于改進(jìn)Hough變換的檢測(cè)前跟蹤算法[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2016,44(5).)中提出通過(guò)對(duì)非相參積累時(shí)局部峰值的融合，改進(jìn)閾值提取的檢測(cè)方法減少虛假軌跡。這些方法都沒(méi)有有效利用探測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，減少Hough變換檢測(cè)航跡的運(yùn)算量。本申請(qǐng)針對(duì)多脈沖激光雷達(dá)檢測(cè)飛行目標(biāo)航跡應(yīng)用中運(yùn)算量巨大的問(wèn)題，基于目標(biāo)速度幅度特性，采取盡量減少這些噪聲點(diǎn)參與Hough變換中的映射運(yùn)算的方法，從而減少運(yùn)算量及檢測(cè)時(shí)間，提高檢測(cè)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N多脈沖激光雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法，所述雷達(dá)在單個(gè)脈沖串重復(fù)周期T內(nèi)發(fā)射脈寬為T(mén)_p、數(shù)量為P的激光脈沖，所述雷達(dá)目標(biāo)的徑向速度v在范圍[v_min,v_max]內(nèi)，所述方法包括步驟：

S100,對(duì)所述多脈沖激光雷達(dá)的回波觀測(cè)數(shù)據(jù)按照距離R來(lái)分塊，即以每R個(gè)長(zhǎng)度單位所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為一個(gè)分塊，進(jìn)行目標(biāo)航跡搜索，其中，R＝(|Tv_min|+|Tv_max|)；

S200,將分塊后的數(shù)據(jù)依據(jù)設(shè)定的閾值C進(jìn)行二值化處理，不小于閾值C的數(shù)據(jù)點(diǎn)置1；

S300,選擇所有值為1的數(shù)據(jù)點(diǎn)作為樣本點(diǎn)，得樣本點(diǎn)像素的坐標(biāo)矩陣M，對(duì)M進(jìn)行Hough變換，將樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)映射到Hough變換參數(shù)空間，用矩陣T＝HM表示，其中，H為Hough變換的轉(zhuǎn)換矩陣，參數(shù)空間為極坐標(biāo)系θ-ρ；

S400,采用投票方法對(duì)T計(jì)算累加器表格A(ρ,θ)；

S500,搜索累加器表格A(ρ,θ)，統(tǒng)計(jì)其中的得票數(shù)，求出極大值點(diǎn)作為參數(shù)空間的聚集點(diǎn)；

S600,將參數(shù)空間聚集點(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行Hough反變換，得回波觀測(cè)數(shù)據(jù)潛在目標(biāo)航跡直線。

進(jìn)一步地，在S100中所述分塊之前還有步驟S000：將采樣后的雷達(dá)回波觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，即以每N個(gè)點(diǎn)的值累加后作為壓縮數(shù)據(jù)的一個(gè)點(diǎn)的值。其中，優(yōu)選的N取值為3～6。