[發明專利]基于毫米波雷達回波的目標特征提取方法

有效

• 申請號: 202011298444.X
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112505648B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 杜蘭;于增雨;陳曉陽;李增輝;王純鑫
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/931
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;王喜媛

1.一種基于毫米波雷達回波的目標特征提取方法，其特征在于，包括如下：

(1)獲取基于毫米波雷達的目標實測數據，并利用該實測數據生成目標原始距離多普勒RD圖；

(2)利用CLEAN算法去除目標原始距離多普勒RD圖中的地雜波；

(3)采用改進的單元平均CFAR算法對去雜波后的RD圖進行目標檢測：

(3a)選擇待檢測單元，計算待檢測單元左側鄰近若干參考單元、右側若干參考單元、上方若干參考單元和下方若干參考單元的能量平均值；

(3b)根據具體實驗場景、實驗條件，利用(3a)所求能量平均值設置門限，將當前待檢測單元能量與該門限進行比較：若待檢測單元能量大于等于該門限，則判斷該單元為目標，并記錄其坐標，反之，則不予考慮；

(3c)對RD圖中所有像素點執行(3a)及(3b)的操作，獲得RD圖中所有檢測到的目標點；

(4)利用DBSCAN算法對檢測到的目標進行聚類，并對聚類后的目標進行質心凝聚；

(5)重復(1)到(4)，獲取連續多幀RD圖；

(6)利用卡爾曼濾波方法對(5)獲得的連續多幀RD圖進行目標跟蹤，根據獲得的跟蹤軌跡，選擇每張RD圖上的候選區域；

(7)對候選區域進行特征提取：

(7a)對單張RD圖進行特征提取：

設置門限，濾掉噪聲留下目標的主分量和副分量，對過門限后的RD圖提取距離維延展ΔL、速度維延展ΔV、過門限點數N、總能量SE、主分量能量ME、主分量占比MP、副分量均值VEA、副分量方差VEV、副分量標準差VES和熵E這10種特征；

(7b)對連續兩張RD圖的特征提取：

(7b1)設置門限，濾掉噪聲留下目標的主分量和副分量，分別對過門限后的兩張RD圖提取與(7a)相同的特征；

(7b2)利用(7b1)所提取的特征，計算連續兩張RD圖對應特征的差值，獲得主分量距離維變化量MLC、主分量速度維變化量MVC、距離維展寬變化量ΔLC、速度維展寬變化量ΔVC、散射點個數變化量NC、總能量變化SEC、主分量能量變化MEC、主分量占比變化量MPC、副分量均值變化量VEAC、副分量方差變化量VEVC、副分量標準差變化量VESC和熵變化量EC這12種特征；

(7b3)將進行了(7b1)中過門限操作的兩張RD圖對齊相減并取絕對值，獲得差值矩陣，從差值矩陣中提取能量發生變化點數M、差值矩陣總能量SDE、各點能量變化均值DEA、差值矩陣方差DV、差值矩陣標準差DS、差值矩陣的熵DE、差值矩陣距離維展寬ΔW和差值矩陣速度維展寬ΔD這8種特征。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(2)中利用CLEAN算法去除目標原始距離多普勒RD圖中的地雜波，實現如下：

(2a)對于RD圖的每一行，自適應的找出地雜波區域及地雜波區域所包含的多普勒單元個數，并對這些多普勒單元進行平滑操作；

(2b)分別對RD圖的每一行進行IFFT操作，得到該行的原始雷達回波，并利用(2a)中得到該行在地雜波區域所包含的多普勒單元個數；

(2c)根據雷達參數估計雷達回波中地雜波能量，對(2b)得到的原始雷達回波做離散傅里葉變換，獲得回波信號的多普勒譜，在多普勒譜中搜索(2a)所述地雜波區域的最大值及其對應的相位、幅度和多普勒頻率，并重構地雜波區域的最大值對應的時域信號；

(2d)用(2b)獲得的原始回波信號減去(2c)所述重構地雜波區域最大值對應的時域信號，得到處理后的回波信號，并計算該回波信號在地雜波區域的能量；

(2e)判斷處理后的回波信號在雜波區域的能量是否小于(2c)所估計地雜波能量：若是，得到每行去除地雜波后的雷達回波信號；否則，返回(2c)；

(2f)對(2e)中得到的每行去除地雜波后的雷達回波信號做FFT操作，獲得去除了地雜波的RD圖。