[發明專利]一種基于幀間積累的弱小目標檢測合并方法

有效

• 申請號: 202110285769.2
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112835010B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 笪良龍;王超;袁猛;張延厚;張奇;何珂
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍潛艇學院
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 姚金金

1.一種基于幀間積累的弱小目標檢測合并方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：獲取一幀雷達回波信號，即雷達掃描一圈后對所有發射回波采樣后的數據，稱為當前幀數據；

步驟S2：將步驟S1獲取的回波數據存儲為若干個距離-方位的二維矩陣；

步驟S3：對當前幀數據進行幀間積累；

步驟S3.1：初始化背景數據幀，將步驟S2中建立的N×M的距離-方位的二維矩陣中將所有位置回波幅值設為0；

步驟S3.2：為背景數據幀賦初始值；用步驟S2獲得的當前幀N×M的距離-方位的二維矩陣為背景數據賦值；

設Am,n表示當前幀的第m方位向的第n距離單元的幅度值Bm,n表示步驟S3.1獲得背景數據中，與當前幀對應位置的幅度值，利用公式：

B_m,n＝A_m,n

以此法為背景數據幀所有N×M個位置的幅度值信息進行更新；

步驟S3.3：利用步驟S3.2獲得的背景幀數據對當前幀進行幀間積累；利用步驟S3.2獲得的背景幀數據對當前幀進行幀間積累；設檢測幅度門限為T，幀間累加的方法為：

A_m,n＝A_m,n+B_m,n-T/2

設UppeerLimit表示設定的幀間積累幅度值的上限值，LowerLimit表示設定的幀間積累幅度值下限值；積累之后進行一次判定：若Am,n的值大于設定幀間積累上限UppeerLimit，則：

A_m,n＝UppeerLimit

若Am,n的值小于設定幀間積累下限LowerLimit，則：

A_m,n＝LowerLimit

以此法將當前幀所有的N×M個位置的幅度值信息進行計算；

步驟S3.4：更新幀間積累的背景數據；用步驟S3.3獲得的當前幀數據對背景幀數據進行更新：

B_m,n＝A_m,n

以此法將背景數據所有的N×M個位置的幅度值信息進行更新；

步驟S3.5：當新獲取一幀數據時，對當前幀和背景幀進行更新；當步驟S1和S2獲得新的數據時，設Cm,n表示新獲取當前幀的第m方位向的第n距離單元的幅度值，重復步驟S3.3和S3.4對新獲取當前幀所有位置的幅度值信息進行更新：

C_m,n＝C_m,n+B_m,n-T/2

若Cm,n的值大于設定幀間積累上限，則：

C_m,n＝UppeerLimit

若Cm,n的值小于設定幀間積累下限，則：

C_m,n＝LowerLimit

并且更新幀間積累的背景數據：

B_m,n＝C_m,n

以此法將當前幀和背景幀所有的N×M個位置的幅度值信息進行計算和更新；

步驟S4：合并方位向上的連通區域；

步驟S4具體為：

利于幅值檢測法，從步驟S3中獲得的幀間積累后的當前幀數據的第一個方位向開始，利用檢測門限T對每個距離單元的幅度值進行檢測，若出現第一個大于T的幅度值，則將此連通區域的起始編號StartNum和結束編號EndNum均記為此距離單元的編號，然后繼續對其之后連通區域的距離單元的幅度值進行檢測，若幅度值大于檢測門限，則用此距離單元號對聯通區域的結束編號EndNum進行更新；以此法依次對其之后的距離單元幅度值進行檢測，直到出現不大于檢測門限的幅度值，則此連通區域結束，并且聯通區域的EndNum保持不變，仍然為上一個距離單元的編號；

步驟S5：方位向上合并連通區域的信息計算；

步驟S5具體為：

方位向上合并之后的連通區域的信息計算包括連通區域的大小值、幅度、質心方位向、質心距離的計算；步驟S4進行合并后的方位向上的一個聯通區域的大小值Size計算方法為：

Size＝EndNum-StartNum+1

幅度Amp計算方法為：

式中分子部分表示第一個方位向上的第StartNum到EndNum個距離單元的幅度和；質心的方位為此CPI的角度，此CPI的角度代表目標所處的角度，質心的距離R計算方法為：

步驟S6：重復步驟S4和S5，從第一個方位向開始，對所有方位向上的聯通區域進行合并并計算目標信息；

步驟S7：判斷聯通區域是否與上一方位向上的聯通區域相連；

步驟S7具體為：判斷步驟S6進行方位向上合并后的連通區域能否與相鄰方位向上的聯通區域相連；設經過步驟S6處理的N×M的距離-方位的二維矩陣上的第一個方位向上一個連通區域的開始編號和結束編號分別為StartNum1和EndNum1，與其相鄰的下一個方位向上的一個聯通區域的開始編號和結束編號分別為StartNum2和EndNum2,若滿足以下判斷條件：

EndNum2≥StartNum1EndNum2≤EndNum1

或：

StartNum2≥StartNum1StartNum2≤EndNum1

或：

StartNum2≤StartNum1EndNum2≥EndNum1

則這兩個聯通區域可以合并；

步驟S8：相鄰方位向的合并聯通區域的信息計算；

步驟S8具體為：

合并后聯通區域信息包括連通區域的大小值、幅度、質心方位向、質心距離的計算；滿足步驟S7的第一個方位向上的聯通區域大小為Size1，幅度為Amp1，質心方位為Azimuth1，質心距離為R1，與其相鄰下一個方位向上的聯通區域大小為Size2，幅度為Amp2，質心方位為Azimuth2，質心距離R2，合并后的連通區域的大小SizeNew的計算方法為：

SizeNew＝Size1+Size2

合并后的連通區域的幅度AmpNew計算方法為：

質心的方位向AzimuthNew和質心的距離向RNew計算方法分別為：

步驟S9：更新合并后的聯通區域的信息；

步驟S9具體為：

利于步驟S8計算的信息，對合并之后聯通區域信息更新；合并之后，步驟S8中的第一個方位向連通區域的大小值Size1、幅度Amp1、質心方位向Azimuth1、質心距離R1均更新為0；與其相鄰下一個方位向連通區域的大小值Size2、幅度Amp2、質心方位向Azimuth2、質心距離R2分別為：

Size2＝SizeNew

Amp2＝AmpNew

Azimuth2＝AzimuthNew

R2＝RNew

步驟S10：由第二個方位向開始，重復步驟S7、S8和S9，依次將所有方位向上的可以合并的連通區域合并完畢并更新其信息。

2.根據權利要求1所述的一種基于幀間積累的弱小目標檢測合并方法，其特征在于：步驟S2具體為：

距離-方位二維矩陣的行代表距離向，個數為固定值，即距離單元個數；矩陣的列代表方位向，列數對應此幀回波的CPI個數，每個CPI表示一個角度方位的回波數據；設雷達在一幀中按方位向將掃描空間分為若干個方位，假設為N，每個方位向上的距離單元數為M，N和M均為自然數，每個距離單元的幅度初始值設為0，當此距離單元有回波時將回波的幅度記錄在此距離單元位置，在N×M的距離-方位的二維矩陣所有對應位置記錄回波幅值。