一种利用航迹信息修正雷达回波的方法
技术领域
本发明涉及水上安全监管领域,特别是一种利用航迹信息修正雷达回波的方法。
背景技术
雷达作为目标探测和监视的主要手段,在海面目标监视以及预警探测等公共和国防安全领域应用广泛。然而受海况及目标运动状态的影响,雷达目标回波经常出现分裂,消失,微弱等问题,导致雷达目标具有较低的观测性,导致目标检测出现一定的虚警及漏警。
复杂背景下低可观测目标观监测技术成为影响雷达性能的关键制约因素,具体体现在以下几个方面:
1)目标运动状态复杂,雷达低可观测动目标主要包括“低(低掠射角照射,杂波强)、慢(目标运动速度较慢)、小(水面经常出现小目标或低反射率目标,雷达发现概率较低)、快(高速高机动目标,雷达积累效果较差)”等类型。
2)受机内噪声及同频等雷达的信号干扰,经常导致一些目标信号被覆盖的情况。
3)存在岛屿、岛礁、陆海交界、强点源干扰、多目标等复杂情况。
目前国际上虽有较多的信号处理及雷达视频回波显示的方法,但受雷达本机性能限制级雷达信号处理不可逆转的性质,经常出现雷达目标会分裂、目标回波微弱或消失等情况,严重影响了雷达目标的观监测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供一种利用航迹信息修正雷达回波的方法,该利用航迹信息修正雷达回波的方法综合考虑了运算效率和信号处理与目标跟踪模块的互动反馈,在信号处理模块加入了航迹反馈式处理,形成了高效的闭环处理机制,极大的提升了雷达目标回波显示的完整性,更加贴切的显示了目标回波的真实特征。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种利用航迹信息修正雷达回波的方法,包括如下步骤,
步骤1,雷达原始视频采集:通过目标监视雷达采集雷达原始视频。
步骤2,雷达信号处理:将步骤1采集的雷达原始视频送至雷达信号处理模块进行雷达信号处理,形成雷达视频结果VideoT;其中,T表示当前扫描周期。
步骤3,目标检测:将步骤2雷达信号处理后的雷达数据送至目标检测模块进行目标检测,目标检测结果称为点迹。
步骤4,目标跟踪,包括如下步骤:
步骤41,航迹形成:将步骤3中检测到的点迹送至目标跟踪模块,目标跟踪模块内置有α-β滤波算法,目标跟踪模块对点迹进行建航及滤波处理,形成航迹。
步骤42,当前扫描周期目标变量数据集获取:将步骤41形成的航迹信息复制一份并保存在当前扫描周期目标变量数据集中,当前扫描周期目标变量数据集包含了当前扫描周期的所有目标跟踪结果。
步骤43,当前扫描周期雷达视频信息量化:将当前扫描周期目标变量数据集中每个目标跟踪结果所关联的目标尺寸及位置信息,均按照同一个幅度值K进行量化,并形成量化后的当前扫描周期雷达视频信息TargetVideoT。
步骤5,下一个扫描周期雷达回波修正,包括如下步骤:
步骤51,将步骤43中量化后的当前扫描周期雷达视频信息TargetVideoT反馈至雷达信号处理模块。
步骤52,下一个扫描周期的雷达信号处理:重复步骤1至步骤2,进行下一个扫描周期内雷达原始视频的采集与信号处理,形成雷达视频结果VideoT+1;其中,T+1表示下一个扫描周期。
步骤53,雷达回波修正:雷达信号处理模块将TargetVideoT和VideoT+1中的每个像素点逐一对比,并进行加权处理,实现对T+1扫描周期中雷达目标回波信息的修正。
步骤6,将步骤53修正后的雷达视频数据送至目标检测模块进行目标检测,并重复步骤4,结束T+1扫描周期。
步骤53中,每个像素点逐一比对后的加权处理方法,包括如下步骤。
步骤53a):将TargetVideo
T与Video
T+1的每个像素点的幅度值
与
进行逐个比对,其中,i表示像素点,取值为i=0,1,2,3,4…。
步骤53c):如果
且
则取第i个像素点周边的9个像素点幅度值的平均值
并赋值给
步骤43中,幅度值K为小于零的整数。
步骤1中,采集的雷达原始视频涵盖遮挡、盲区和/或噪声情况下的目标回波信息。
采集的雷达原始视频的存储时间应至少大于5分钟。
步骤2中,雷达信号处理模块包括反异步、脉组积累、周期间反馈式积累、慢门限和恒虚警信号处理功能。
步骤3中,目标检测模块包括幅值量化、一维检测和二维检测的目标检测功能。
本发明具有如下有益效果:
1.综合考虑了运算效率和信号处理与目标跟踪模块的互动反馈,在信号处理模块加入了航迹反馈式处理,形成了高效的闭环处理机制,极大的提升了雷达目标回波显示的完整性,更加贴切的显示了目标回波的真实特征。
2.更加准确的放映雷达目标的真实特征,提升雷达监管效率。突破了雷达信号处理与目标跟踪单向处理的限制。
3.不仅能应用于与水上安全监管领域,如VTS(船舶交通管理系统)、渔业监管系统、边海防监管系统、水上缉私等;还能够应用于船舶导航、无人船驾驶等技术领域。
附图说明
图1显示了本发明一种利用航迹信息修正雷达回波的方法的流程示意图。
图2显示了雷达回波修正前的状态图。
图3显示了雷达回波修正后的状态图。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,一种利用航迹信息修正雷达回波的方法,包括如下步骤,
步骤1,雷达原始视频采集:通过目标监视雷达采集雷达原始视频。采集的雷达原始视频涵盖遮挡、盲区和/或噪声等情况下的目标回波信息;也即包含了目标分裂、目标信号弱、目标信号缺失等恶劣情况,从而能够验证本方法的优越性。
进一步,采集的雷达原始视频的存储时间应至少大于5分钟。
步骤2,雷达信号处理:将步骤1采集的雷达原始视频送至雷达信号处理模块进行雷达信号处理,形成雷达视频结果VideoT;其中,T表示当前扫描周期。
信号处理模块采用雷达信号处理领域内通用的雷达信号处理方法,主要包括反异步、脉组积累、周期间反馈式积累、慢门限、恒虚警。同时屏蔽陆地、大桥等非目标类的雷达视频信号。
步骤3,目标检测:将步骤2雷达信号处理后的雷达数据送至目标检测模块进行目标检测,目标检测结果称为点迹。
目标检测模块主要包括幅值量化、一维检测、二维检测和点迹输出等通用目标检测功能。
步骤4,目标跟踪,包括如下步骤。
步骤41,航迹形成:将步骤3中检测到的点迹送至目标跟踪模块,目标跟踪模块内置有α-β滤波算法,目标跟踪模块对点迹进行建航及滤波处理,形成航迹。
步骤42,当前扫描周期目标变量数据集获取:将步骤41形成的航迹信息复制一份并保存在当前扫描周期目标变量数据集TargetT中,当前扫描周期目标变量数据集包含了当前扫描周期的所有目标跟踪结果。其中,T代表当前扫描周期。
步骤43,当前扫描周期雷达视频信息量化:将当前扫描周期目标变量数据集TargetT中每个目标跟踪结果所关联的目标尺寸及位置信息,均按照同一个幅度值K进行量化,并形成量化后的当前扫描周期雷达视频信息TargetVideoT。其中,幅度值K为小于零的整数。
步骤5,下一个扫描周期雷达回波修正(也称数据融合处理),包括如下步骤。
步骤51,将步骤43中量化后的当前扫描周期雷达视频信息TargetVideoT反馈至雷达信号处理模块。
步骤52,下一个扫描周期的雷达信号处理:重复步骤1至步骤2,进行下一个扫描周期内雷达原始视频的采集与信号处理,形成雷达视频结果VideoT+1;其中,T+1表示下一个扫描周期。从图2中,可以看出,此时,处于目标分裂为两部分雷达视频回波。
步骤53,雷达回波修正:雷达信号处理模块将TargetVideoT和VideoT+1中的每个像素点逐一对比,并进行加权处理,实现对T+1扫描周期中雷达目标回波信息的修正。
上述每个像素点逐一比对后的加权处理方法,包括如下步骤。
步骤53a):将TargetVideo
T与Video
T+1的每个像素点的幅度值
与
进行逐个比对,其中,i表示像素点,取值为i=0,1,2,3,4…。
步骤53c):如果
且
则取第i个像素点周边的9个像素点幅度值的平均值
并赋值给
修正后的雷达视频回波数据如图3所示,被修复成一个完整的回波。
步骤6,将步骤53修正后的雷达视频数据送至目标检测模块进行目标检测,并重复步骤4,结束T+1扫描周期。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本发明的保护范围。