[發明專利]一種雷達對地形探測數據形成方法

有效

• 申請號: 201911069201.6
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110646794B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 任強;王偉;孫景榮
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所;西安長遠電子工程有限責任公司
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種雷達對地形探測數據形成方法，融合了高程地圖形成方法—數字高程模型，將雷達探測到的三坐標地物目標數據根據濾波細化(模糊)參數進行遍歷(水平軸兩維四方向按步進值進行插值濾波平滑處理)，以有限的數據盡可能的復原出真實地形，實現利用少量有用的地形回波數據完成地形繪制的目的。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，涉及雷達對地形進行探測。雷達應用平臺位置可固定，也可安裝于飛行器或運動車輛上。雷達探測的數據因地形地物的復雜性和不確定性會發生變化(地形目標RCS變化)。需要對雷達初步探測的原始數據進行數據補償(插值、濾波處理)，使得最終形成的地形數據盡可能的真實反映地形地貌。

背景技術

隨著無人機、無人車、無人艇的蓬勃發展和逐步在民用領域的應用，無人駕駛平臺相關研發技術越來越得到科研人員的重視，其中的一個重要方面就是無人駕駛平臺的運動時防撞問題。可通過在無人駕駛平臺上安裝雷達(相對光學設備，雷達使用不受天氣、時間、空間等因素限制)，使用雷達對無人駕駛平臺周邊地域環境進行探測，對探測得到的數據進行處理(插值和濾波處理)，最后形成實時的三維圖形畫面和運動控制決策，以確保無人駕駛平臺的行駛安全。另外，也可用于地形地貌測繪。

無人駕駛平臺上使用的雷達一般采用毫米波頻段。采用調頻連續波(FMCW)或脈沖(PD)體制，利用電磁波發射和回波數據實現感知周邊環境，進行目標定位(得到距離、方位和高低角度)功能。由于無人駕駛平臺的運動環境復雜(山地、島嶼、沙漠、草地、城市等)，且受天氣影響(大雨、雪氣候)造成地形目標回波數據復雜多變，致使雷達獲取的有用信息較少(見圖2為某型雷達對山體探測的原始數據，有很多孤立點、散落點)，以至于無法由這些數據進行直觀三維顯示。如何利用地形回波數據中少量有用信息并將該信息進行補償、處理，最終轉換成直觀畫面和駕駛決策成為技術難點。

目前，為了有效的對地形回撥數據進行插值補償，彭儀普提出的帶特征線約束的Delaunay三角網最優算法(《地形三維可視化及其實時繪制技術研究》，西南交通大學博士論文)，實現起來比較復雜，且使用的是仿真數據，不易于工程應用。相對于仿真數據，本發明采用真實數據進行了驗證。顧及地貌特征，能夠真實再現地形地貌。

發明內容

要解決的技術問題

為了實現利用少量有用的地形回波數據完成地形繪制的目的，本發明采用一種FIR(Finite Impulse Response)插值平滑濾波器算法，該濾波器算法充分利用有限的地物回撥數據，模擬自然界發生的那種地質侵蝕演變過程，形成真實的三維地形數據。

技術方案

一種雷達對地形探測數據形成方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：通過I/O接口接收目標回波數據，根據接口通信協議解析雷達信號處理機送來的雷達對地物探測的目標回波數據；

步驟2：對目標回波數據進行坐標轉換，將雷達坐標系下的目標方位角由±45°轉換為0°-360°表示方式：

設轉化前的方位角為azi，則：轉化后的方位角Azi＝(azi+360)％360；

然后將雷達極坐標系下的目標數據轉換到大地直角坐標系下，公式為：

其中，ele為俯仰角，range為雷達到目標的距離；

步驟3：根據坐標轉換后的每幀雷達數據，統計出三坐標的最大值和最小值；建立高程數據緩沖區，將每幀雷達數據按由小到大的順序存入高程數據緩沖區；高程數據緩沖區m_DEMData定義內容如下：

高程數據m_DEMData；

數據大小m_DataSize；