CN102736067A - 一种船舶交通导航系统用导航雷达的目标检测技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶交通导航系统用导航雷达的目标检测技术。特点是：利用导航雷达目标回波稳定，以及方位分辨率非常高的特点，将目标回波视为一个连通集，采用连通的方法检测出目标，并且，可以从目标回波中提取出更多细微特征。如图1所示为常规单一目标回波的形状。本发明具有检测概率高，虚假点迹率低，点迹的距离精度和方位精度高，实时性好的特点。本发明不仅可以用作船舶交通导航中导航雷达的目标检测，也可以用作民用船只导航雷达的目标检测，在采用脉压技术手段的雷达上也可以用作目标检测。
Description
一 技术领域
本发明涉及一种船舶交通导航系统用导航雷达的目标检测技术，属于雷达目标处理领域，尤其是指用于船舶交通导航系统(Vessel Traffic System，简称VTS)中导航雷达视频的目标检测算法。
二 背景技术
到目前为止，一方面，因为成本的限制，大多数导航雷达采用磁控管发射机，没有采用脉压和相参的技术手段。另一方面，出于安全角度的考虑，导航雷达的方位测量精度都比较高。
基于以上两个特点，导航雷达在目标检测方面的主要不足在于对于江面或者海面目标的回波基本上表现为“面”目标的特性，即形成目标回波的脉冲数比较多，并且，目标回波在距离上也占有多个距离单元。
本发明基于以上考虑，将单个目标的回波视为一个连通集，基于连通的原则，综合采用双门限检测算法从导航雷达视频中检测出目标。
三 发明内容
本发明的目的在于：提供一种在VTS系统中用于在导航雷达视频中检测出目标点迹的方法。
为了设计一种在VTS系统中用于在导航雷达视频中检测出目标点迹的方法，本发明的具体设计方案如下：
本发明首先在单个脉冲上进行一维检测，检测的结果称为一维点迹。点迹池中按照距离从小到大存储点迹，并且，点迹池中的点迹是在方位上经过双门限检测算法检验，依然延伸的点迹。一维点迹有起点和终点两个属性值，表示了该一维点迹在距离上的覆盖范围，用距离单元在对应脉冲中的偏移量表示。点迹池中的点迹也有起点和终点两个属性值，表示了该点迹在距离上的覆盖范围，与最新连通的一维点迹的起点和终点的属性值一致。连通即是比较点迹池中的点迹和一维点迹的起点和终点两个属性值的过程。如果点迹池中的点迹与一维点迹共同覆盖的距离单元数大于零，则认为点迹池中的点迹在延伸；如果点迹池中的点迹在当前脉冲没有延伸，当最近M个脉冲中未延伸次数超过N次时，则认为该点迹延伸结束，即是从雷达视频中检测出了目标。
本发明的特征在于将目标的回波看作一个连通集，将起点和终点作为一维点迹和点迹池中的点迹的两个特征，用起点和终点作为连通检测的依据。该方法具有实时性高，工程实现简单的特点。
四 附图说明
下面结合说明书附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
图1是本发明常规单一目标回波的形状；
图2是本发明的处理顺序图。
五 具体实施方式
本发明按照先后顺序分别为距离检测、连通检测、回波分析与处理、点迹生成等四个步骤组成，参见图2。
距离检测是在单个脉冲上进行检测，检测的结果称为一维点迹。将该脉冲的各距离单元与某种恒虚警率门限(以下简称为门限)比较，如果M个连续的单元中有N个单元的幅度值大于门限，则认为检测到了一维点迹的起点；如果已经检测到了一维点迹的起点，当M个连续的单元中有N个单元的幅度值不大于门限，则认为检测到了一维点迹的终点。由起点和终点两个属性值唯一确定了一维点迹。
将在连续的脉冲上检测出来的一维点迹在方位上连通的结果称为二维点迹，保存在一个称为点迹池的缓存中。二维点迹也有起点和终点两个属性值，与最新连通的一维点迹的起点和终点的属性值一致。连通即是比较点迹池中的点迹和一维点迹的起点和终点两个属性值的过程。如果点迹池中的点迹与一维点迹共同覆盖的距离单元数大于零，则认为点迹池中的点迹在延伸；如果点迹池中的点迹在当前脉冲没有延伸，当最近M个脉冲中未延伸次数超过N次时，则认为该点迹在方位上延伸结束，即是从雷达视频中检测出了目标。
回波分析与处理是针对在方位上延伸结束的点迹的幅度分布进行分析，计算点迹的平均幅度、幅度极点、点迹的形状、目标的姿态、目标大小等信息，如果点迹的形状不是常规单一目标的形状，则需要将点迹拆分为具有常规单一目标形状的点迹。
点迹生成是使用重心法计算出经过回波分析与处理的点迹的方位和距离。具体计算公式是：
本发明工作原理如下：
导航雷达对于江面或者海面目标的回波基本上表现为“面”目标的特性，将目标看作一个连通集。在假设目标回波连通的前提下，抽象出一维点迹和二维点迹的近端和远端两个属性，通过比较一维点迹和二维点迹的近端和远端，判断点迹在方位上是否继续延伸。通过分析目标回波的形状，将不是常规单一目标形状的点迹拆分为具有常规单一目标形状的点迹。使用重心法计算点迹的方位和距离。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.一种船舶交通导航系统中导航雷达的目标检测技术，其特征在于：
A、将目标的回波看作一个连通集，将起点和终点作为一维点迹和点迹池中的点迹的两个特征，用起点和终点作为连通检测的依据；
B、在方位上采用连通的方法，采用双门限算法检验点迹在方位上是否继续延伸；
C、对点迹的幅度分布进行分析，提取点迹的细微特征，包括平均幅度、幅度极点、点迹的形状、目标的姿态、目标大小等信息，如果点迹的形状不是常规单一目标的形状，还可以将点迹拆分为具有常规单一目标形状的点迹。
2.根据权利要求1所述的在方位上采用连通的方法，其特征在于：在方位上连通时，采用双门限的算法检验在方位上是否继续延伸，提高了检测概率，同时降低了虚假点迹率。
3.根据权利要求1所述的点迹的细微特征，其特征在于：因为导航雷达的方位分辨率非常低，并且，一般情况下，目标回波稳定，可以提取出以上所述的细微特征。
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