CN104459664B - 一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，步骤1：将到达的雷达回波数字化信号扫描线上的各个回波点凝聚成一个或多个回波段；步骤2：对所生成的回波段进行遍历，将多个有上下覆盖关系的回波段凝聚成一个回波簇；步骤3：遍历生成的回波簇判断每个回波簇是否被回波段更新；步骤4：计算该雷达标绘目标被提取的时间、回波簇的质心、回波簇的质心的地理位置、回波簇的重量、回波簇的密度、将回波簇的数量转换成表面积并计算其表面积；步骤5：检测上述回波簇的方位跨度和距离跨度值是否在设定的范围内，如果是则回波簇为一雷达标绘目标、存储此雷达标绘目标，如果否则排除此回波簇遍历下一个回波簇。

Description

一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法

技术领域

本发明涉及一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法。

背景技术

雷达标绘目标是雷达目标跟踪的基础，雷达轨迹目标跟踪依据的数据源就是根据雷达图像识别出来的雷达标绘目标。普通的雷达标绘目标识方法是将每一条扫描线上的各个回波点凝聚成一个回波段，再将各个扫描线上有重叠关系的回波段凝聚成一个回波簇。最后计算回波簇的质心，面积及质量等信息，最终生成一个雷达标绘目标。虽然雷达标绘目标的提取工作是在回波经过了过滤以后进行的。但是依然无法保证雷达回波数据是准确无误的。如图1所示：一个连贯的雷达标绘目标的扫描线由于某种干扰或其它特殊情况中间缺少了若干条扫描线，在这种情况下，此扫描线将会被截成两个回波段。对雷达标绘目标的正确识别产生了不良影响。同理，如图2所示：在扫描线之间的不连贯情况也会影响雷达标绘目标的识别。为了避免生成的回波段过小或者过于离散这类问题的发生，可采用基于点迹合并的可控雷达标绘目标识别技术。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法；包括以下步骤：

步骤1：将到达的雷达回波数字化信号扫描线上的各个回波点凝聚成一个或多个回波段；如果两个回波段之间的间距小于设定的参数值1，则这两个回波段为连续回波段,将这两个回波段合并成一个回波段；

步骤2：对所生成的回波段进行遍历，将多个有上下覆盖关系的回波段凝聚成一个回波簇，用扫描线上的回波段更新对应的回波簇；如果两个回波簇之间的距离小于设定的参数值2，则这两个回波簇为连续回波簇，将这两个回波簇合并成一个回波簇；

步骤3：遍历生成的回波簇，判断每个回波簇是否被回波段更新，如果是则标记该回波簇遍历下一个回波簇；如果该回波簇没有被更新则进行距离判断确定最终的回波簇；

步骤4：计算该雷达标绘目标被提取的时间、回波簇的质心、回波簇的质心的地理位置、回波簇的重量、回波簇的密度、将回波簇的数量转换成表面积并计算其表面积；

步骤5：检测上述回波簇的方位跨度和距离跨度值是否在设定的范围内，如果是则回波簇为一雷达标绘目标、存储此雷达标绘目标，如果否则排除此回波簇遍历下一个回波簇。

进一步的，步骤1中：根据雷达回波数字化信号扫描线上回波值的分布情况凝聚回波段，如果扫描线上回波强度值全部为零，则不处理此扫描线。

进一步的，步骤2中：对所生成的回波段进行遍历时至少包括两次判断：第一次判断：由回波段生成的回波簇中是否存在与当前回波段重叠，如果是则进行第二次判断：此回波簇与未完成凝聚的回波簇是否相邻，如果相邻则更新未完成凝聚的回波簇；

第一次判断中：如果否则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历，如果当前不存在已生成的回波簇则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历；

第二次判断中：如果不相邻则判断未完成凝聚的回波簇的方位间隙是否大于参数值2，如果大于则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历；

如果未完成凝聚的回波簇的方位间隙小于参数值2则将该回波簇中的缝隙采用左侧拷贝原则进行填充，完成缝隙填充后更新未完成凝聚的回波簇；

进一步的，步骤3中：如果该回波簇没有被回波段更新则进行距离判断具体方式是：判断最后一次更新此回波簇的回波段与当前扫描线的距离是否大于参数值2，如果否则遍历下一个回波簇；

如果是则计算如步骤4中回波簇基本信息，判断是否满足如步骤5中雷达标绘目标的条件，如果是将该雷达标绘目标放入缓存队列中供轨迹跟踪使用；如果否则将该雷达标绘目标移除。

进一步的，所述左侧拷贝原则是：在一个回波簇中包括多个回波段，根据雷达中心点的位置作为起始位置将每一条扫描线确定为一条有向线段，拷贝被填充的回波段的左侧的回波段来填充该回波簇的缝隙。

进一步的，步骤1中：对两个回波段进行合并后将这两个回波段间的缝隙进行填充，填充的回波强度值为：

进一步的，步骤4中：回波簇的基本信息采用以下算法进行计算：

Intensity(x)是连续回波簇中各个回波信号的信号强度值函数；ρ(x)是连续回波簇中各个回波信号的距离函数，θ(x)是连续回波簇中各个回波信号的方位函数，

其中Weight为整个回波簇的质量，Surface是回波簇的表面积，所述回波簇的表面积为回波簇中包含的回波强度值的个数，回波簇的质心Position(ρ,θ)可通过公式(6)求出，回波簇的重量通过公式(8)求出；回波簇的密度通过公式(9)求出。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，可以通过控制参数值1和参数值2，来合并雷达图像上的回波簇，这样可以使得不连续的雷达图像信息(由干扰或其它原因所致)更准确的凝聚成雷达标绘目标，从而提高轨迹目标跟踪的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中雷达标绘目标识别方法的缺陷示意图；

图2为现有技术中雷达标绘目标识别方法的缺陷示意图；

图3为本发明雷达标绘目标识别方法中回波点凝聚成回波段的示意图；

图4为本发明雷达标绘目标识别方法中遍历回波簇的示意图；

图5为本发明雷达标绘目标识别方法中遍历回波段的示意图；

图6为本发明雷达标绘目标识别方法的流程图；

图中：rod：回波段，blob：回波簇，plot：雷达标绘目标。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

参数1(Plot_Max_Range_Size)：Plot的最大距离延伸限制。

参数2(Plot_Max_Angle_Size)：Plot的最大方位角度延伸限制。

参数3(Plot_Min_Range_Size)：Plot的最小距离延伸限制。

参数4(Plot_Min_Angle_Size)：Plot的最小方位角度延伸限制。

参数5(Plot_Sample_Separation_Max_Rho)：Rod上的最大容忍距离。

参数6(Plot_Sample_Separation_Max_Theta)：Blob上的最大容忍角度。

本发明中的参数值1为上述的参数5 Plot_Sample_Separation_Max_Rho；

本发明中的参数值1为上述的参数6 Plot_Sample_Separation_Max_Theta；

如图4、图5和图6所示的基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，具体包括以下步骤：

对应一条扫描线即雷达回波数字化信号扫描线，其上连续的多个回波应该是轨迹目标回波的一部分。因此识别雷达标绘目标的第一步就应该是将扫描线上联系的回波组合起来形成一个连续的回波段。

步骤1：将到达的雷达回波数字化信号扫描线上的各个回波点凝聚成一个或多个回波段；如果两个回波段之间的间距小于设定的参数值1，则这两个回波段为连续回波段,将这两个回波段合并成一个回波段。

步骤2：对所生成的回波段进行遍历，将多个有上下覆盖关系的回波段凝聚成一个回波簇，用扫描线上的回波段更新对应的回波簇；如果两个回波簇之间的距离小于设定的参数值2，则这两个回波簇为连续回波簇，将这两个回波簇合并成一个回波簇；

步骤3：遍历生成的回波簇，判断每个回波簇是否被回波段更新，如果是则标记该回波簇遍历下一个回波簇；如果该回波簇没有被更新则进行距离判断确定最终的回波簇；

步骤4：计算该雷达标绘目标被提取的时间、回波簇的质心、回波簇的质心的地理位置、回波簇的重量、回波簇的密度、将回波簇的数量转换成表面积并计算其表面积；

步骤5：检测上述回波簇的方位跨度和距离跨度值是否在设定的范围内，如果是则回波簇为一雷达标绘目标、存储此雷达标绘目标，如果否则排除此回波簇遍历下一个回波簇。

步骤1中：根据雷达回波数字化信号扫描线上回波值的分布情况凝聚回波段，如果扫描线上回波强度值全部为零，则不处理此扫描线。

步骤2中：对所生成的回波段进行遍历时至少包括两次判断：第一次判断：由回波段生成的回波簇中是否存在与当前回波段重叠，如果是则进行第二次判断：此回波簇与未完成凝聚的回波簇是否相邻，如果相邻则更新未完成凝聚的回波簇；

第一次判断中：如果否则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历，如果当前不存在已生成的回波簇则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历；

第二次判断中：如果不相邻则判断未完成凝聚的回波簇的方位间隙是否大于参数值2，如果大于则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历；

如果未完成凝聚的回波簇的方位间隙小于参数值2则将该回波簇中的缝隙采用左侧拷贝原则进行填充，完成缝隙填充后更新未完成凝聚的回波簇；

步骤3中：如果该回波簇没有被回波段更新则进行距离判断具体方式是：判断最后一次更新此回波簇的回波段与当前扫描线的距离是否大于参数值2，如果否则遍历下一个回波簇；

如果是则计算如步骤4中回波簇基本信息，判断是否满足如步骤5中雷达标绘目标的条件，如果是将该雷达标绘目标放入缓存队列中供轨迹跟踪使用；如果否则将该雷达标绘目标移除。

进一步的，所述左侧拷贝原则是：在一个回波簇中包括多个回波段，根据雷达中心点的位置作为起始位置将每一条扫描线确定为一条有向线段，拷贝被填充的回波段的左侧的回波段来填充该回波簇的缝隙。

步骤1中：如图3所示，对两个回波段进行合并后将这两个回波段间的缝隙进行填充，填充的回波强度值为：

步骤4中：回波簇的基本信息采用以下算法进行计算：

Intensity(x)是连续回波簇中各个回波信号的信号强度值函数；ρ(x)是连续回波簇中各个回波信号的距离函数，θ(x)是连续回波簇中各个回波信号的方位函数，

其中Weight为整个回波簇的质量，Surface是回波簇的表面积，所述回波簇的表面积为回波簇中包含的回波强度值的个数，如果转换成面积，就用此个数乘以每个回波值的面积就可以。回波簇的质心Position(ρ,θ)可通过公式(6)求出，回波簇的重量通过公式(8)求出；回波簇的密度通过公式(9)求出。质心公式可求出雷达标绘目标的极坐标形式的位置，根据此极坐标可计算出经纬度形式的地理位置信息，此极坐标+雷达中心点+半径推算出地理位置的方法比较通用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法；其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将到达的雷达回波数字化信号扫描线上的各个回波点凝聚成一个或多个回波段；如果两个回波段之间的间距小于设定的参数值1，则这两个回波段为连续回波段,将这两个回波段合并成一个回波段；

步骤2：对所生成的回波段进行遍历，将多个有上下覆盖关系的回波段凝聚成一个回波簇，用扫描线上的回波段更新对应的回波簇；如果两个回波簇之间的距离小于设定的参数值2，则这两个回波簇为连续回波簇，将这两个回波簇合并成一个回波簇；

步骤3：遍历生成的回波簇，判断每个回波簇是否被回波段更新，如果是则标记该回波簇遍历下一个回波簇；如果该回波簇没有被更新则进行距离判断确定最终的回波簇；

步骤4：计算该雷达标绘目标被提取的时间、回波簇的质心、回波簇的质心的地理位置、回波簇的重量、回波簇的密度、将回波簇的数量转换成表面积并计算其表面积；

步骤5：检测上述回波簇的方位跨度和距离跨度值是否在设定的范围内，如果是则回波簇为一雷达标绘目标、存储此雷达标绘目标，如果否则排除此回波簇遍历下一个回波簇。

2.根据权利要求1所述的一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，其特征还在于：步骤1中：根据雷达回波数字化信号扫描线上回波值的分布情况凝聚回波段，如果扫描线上回波强度值全部为零，则不处理此扫描线。

3.根据权利要求1所述的一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，其特征还在于：步骤2中：对所生成的回波段进行遍历时至少包括两次判断：第一次判断：由回波段生成的回波簇中是否存在与当前回波段重叠，如果是则进行第二次判断：此回波簇与未完成凝聚的回波簇是否相邻，如果相邻则更新未完成凝聚的回波簇；

第一次判断中：如果否则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历，如果当前不存在已生成的回波簇则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历；

第二次判断中：如果不相邻则判断未完成凝聚的回波簇的方位间隙是否大于参数值2，如果大于则创建新的回波簇对回波段进行继续遍历；

如果未完成凝聚的回波簇的方位间隙小于参数值2则将该回波簇中的缝隙采用左侧拷贝原则进行填充，完成缝隙填充后更新未完成凝聚的回波簇。

4.根据权利要求1所述的一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，其特征还在于：步骤3中：如果该回波簇没有被回波段更新则进行距离判断具体方式是：判断最后一次更新此回波簇的回波段与当前扫描线的距离是否大于参数值2，如果否则遍历下一个回波簇；

如果是则计算如步骤4中回波簇基本信息，判断是否满足如步骤5中雷达标绘目标的条件，如果是将该雷达标绘目标放入缓存队列中供轨迹跟踪使用；如果否则将该雷达标绘目标移除。

5.根据权利要求3所述的一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，其特征还在于：所述左侧拷贝原则是：在一个回波簇中包括多个回波段，根据雷达中心点的位置作为起始位置将每一条扫描线确定为一条有向线段，拷贝被填充的回波段的左侧的回波段来填充该回波簇的缝隙。

6.根据权利要求1所述的一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，其特征还在于：

步骤1中：对两个回波段进行合并后将这两个回波段间的缝隙进行填充，填充的回波强度值为：

7.根据权利要求1所述的一种基于点迹合并的雷达标绘目标识别方法，其特征还在于：步骤4中：回波簇的基本信息采用以下算法进行计算：

Intensity(x)是连续回波簇中各个回波信号的信号强度值函数；ρ(x)是连续回波簇中各个回波信号的距离函数，θ(x)是连续回波簇中各个回波信号的方位函数，

其中Weight为整个回波簇的质量，Surface是回波簇的表面积，所述回波簇的表面积为回波簇中包含的回波强度值的个数，回波簇的质心Position(ρ,θ)可通过公式(6)求出，回波簇的重量通过公式(8)求出；回波簇的密度通过公式(9)求出。