CN110082754A - 基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海上目标检测技术领域，尤其涉及一种基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统及检测方法。该系统包括：初始波幅检测门限值预设模块预设初始波幅检测门限值；视频回波信号检测模块根据初始波幅检测门限值检测视频回波信号；点迹凝聚模块对视频回波信号中的视频回波进行点迹凝聚，得到点迹数据；航迹生成模块对点迹数据进行航迹跟踪生成航迹数据；多个计算模块分别计算得到第一波幅检测门限值、第二波幅检测门限值和自适应波幅检测门限。本发明首先预设初始波幅检测门限值，再根据视频回波信号、点迹和航迹对初始波幅检测门限值进行调节，得到自适应波幅检测门限值，再根据自适应波幅检测门限值检测海上目标，具有检测效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及海上目标检测技术领域，尤其涉及一种基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统及检测方法。
背景技术
在海面上跟踪目标时，传统的技术大多采用恒虚警这一先检测后跟踪的检测方式获取一个检测门限，对单帧原始回波数据做门限检测，提取点迹，利用帧与帧之间的点迹进行航迹起始、航迹关联、航迹滤波和航迹预测等，在起始阶段检测门限很小，从而能够对所有可能目标建立初始航迹信息，利用航迹信息中点迹或航迹各种状态的反馈结果对检测曲线进行修正，同时利用目标帧与帧之间的相关性建立目标的稳定航迹，最终目的为尽可能抑制海杂波，检测弱小目标。上述方式在海杂波比较强的背景下，弱小慢速目标容易丢失；且检测算法计算量大，导致使用的硬件成本较高，在检测性能方面，存在较高的虚警率或漏检概率。
因此，急需一种基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统及检测方法。
发明内容
本发明提供了一种基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统及检测方法，以便于更准确的检测海上弱小、慢速目标。
本发明的一个方面，提供了一种基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统，包括：
初始波幅检测门限值预设模块，用于预设初始波幅检测门限值，并发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块；
视频回波信号检测模块，用于接收初始波幅检测门限值，并根据初始波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；还用于接收自适应波幅检测门限值，并根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；
第一计算模块，用于接收视频回波信号和初始波幅检测门限值，并将该视频回波信号的宽度与预设脉冲宽度进行对比，并根据对比结果调取预设的视频系数，将该视频系数与初始波幅检测门限值的乘积作为第一波幅检测门限值，将第一波幅检测门限值发送至第二计算模块；
点迹凝聚模块，用于接收视频回波信号，并对该视频回波信号中的视频回波进行点迹凝聚，得到点迹数据发送至第二计算模块和航迹生成模块；
第二计算模块，用于接收点迹数据和第一波幅检测门限值，并将该点迹数据中点迹的宽度与预设宽度、该点迹的长度与预设长度进行对比，根据对比结果调取预设的点迹系数，将该点迹系数与第一波幅检测门限值的乘积作为第二波幅检测门限值，将第二波幅检测门限值发送至第三计算模块；
航迹生成模块，用于接收点迹数据，并对点迹数据进行航迹跟踪生成航迹数据，将航迹数据发送至第三计算模块；
第三计算模块，用于接收航迹数据和第二波幅检测门限值，并将该航迹数据中航迹的个数与预设航迹数进行对比，并根据对比结果调取预设的航迹系数，将该航迹系数与第二波幅检测门限值的乘积作为自适应波幅检测门限值，并将自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。
进一步地，还包括：
视频系数存储模块，用于存储预设的视频系数；
点迹系数存储模块，用于存储预设的点迹系数；
航迹系数存储模块，用于存储预设的航迹系数。
进一步地，还包括网格划分模块，用于将方位划分为多个扇区，再对扇区进行距离上的等间隔划分，形成多个网格发送至初始波幅检测门限值预设模块，各网格中包含有多根扫描线的多个采样点；
初始波幅检测门限值预设模块，用于根据各网格中的多个采样点的平均幅度计算得到各网格的平均幅度和平均幅度差，再根据各网格的平均幅度和平均幅度差计算得到各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
进一步地，初始波幅检测门限值预设模块还用于将各距离环的初始波幅检测门限值代入公式：当前距离环平均幅度平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度+3/4*当前距离环的平均幅度，当前距离环平均幅度差平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度差+3/4*当前距离环的平均幅度差，根据当前距离环平均幅度平滑结果和当前距离环平均幅度差平滑结果计算得到平滑处理后的各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
进一步地，还包括门限平滑模块，用于接收第三计算模块发送的自适应波幅检测门限值，将自适应波幅检测门限值代入公式：平滑后自适应波幅检测门限值＝当前网格自适应波幅检测门限值*b+前网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+后网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+左网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+右网格自适应波幅检测门限值*(1-b)，其中，b为预设系数，并将平滑后自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。
本发明的第二个方面，提供了一种基于上述中所述系统实现的跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法，包括以下步骤：
初始波幅检测门限值预设模块预设初始波幅检测门限值，并发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块；
视频回波信号检测模块接收初始波幅检测门限值，并根据初始波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；
第一计算模块接收视频回波信号和初始波幅检测门限值，并将该视频回波信号的宽度与预设脉冲宽度进行对比，并根据对比结果调取预设的视频系数，将该视频系数与初始波幅检测门限值的乘积作为第一波幅检测门限值，将第一波幅检测门限值发送至第二计算模块；
点迹凝聚模块接收视频回波信号，并对该视频回波信号中的视频回波进行点迹凝聚，得到点迹数据发送至第二计算模块和航迹生成模块；
第二计算模块接收点迹数据和第一波幅检测门限值，并将该点迹数据中点迹的宽度与预设宽度、该点迹的长度与预设长度进行对比，根据对比结果调取预设的点迹系数，将该点迹系数与第一波幅检测门限值的乘积作为第二波幅检测门限值，将第二波幅检测门限值发送至第三计算模块；
航迹生成模块接收点迹数据，并对点迹数据进行航迹跟踪生成航迹数据，将航迹数据发送至第三计算模块；
第三计算模块接收航迹数据和第二波幅检测门限值，并将该航迹数据中航迹的个数与预设航迹数进行对比，并根据对比结果调取预设的航迹系数，将该航迹系数与第二波幅检测门限值的乘积作为自适应波幅检测门限值，并将自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块；
视频回波信号检测模块接收自适应波幅检测门限值，并根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块。
进一步地，还包括以下步骤：
视频系数存储模块存储预设的视频系数；
点迹系数存储模块存储预设的点迹系数；
航迹系数存储模块存储预设的航迹系数。
进一步地，还包括步骤：利用网格划分模块将方位划分为多个扇区，再对扇区进行距离上的等间隔划分，形成多个网格发送至初始波幅检测门限值预设模块，各网格中包含有多根扫描线的多个采样点；
初始波幅检测门限值预设模块根据各网格中的多个采样点的平均幅度计算得到各网格的平均幅度和平均幅度差，再根据各网格的平均幅度和平均幅度差计算得到各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
进一步地，还包括步骤：初始波幅检测门限值预设模块将各距离环的初始波幅检测门限值代入公式：当前距离环平均幅度平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度+3/4*当前距离环的平均幅度，当前距离环平均幅度差平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度差+3/4*当前距离环的平均幅度差，根据当前距离环平均幅度平滑结果和当前距离环平均幅度差平滑结果计算得到平滑处理后的各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
进一步地，还包括步骤：利用门限平滑模块接收第三计算模块发送的自适应波幅检测门限值，将自适应波幅检测门限值代入公式：平滑后自适应波幅检测门限值＝当前网格自适应波幅检测门限值*b+前网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+后网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+左网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+右网格自适应波幅检测门限值*(1-b)，其中，b为预设系数，并将平滑后自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。
本发明提供的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统及检测方法，与现有技术相比具有以下进步：
(1)本发明首先预设初始波幅检测门限值，再根据视频回波信号、点迹和航迹对初始波幅检测门限值进行调节，得到自适应波幅检测门限值，再根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，即海上目标，具有检测效率高、计算过程简单的优点。
(2)本发明使用视频系数存储模块、点迹系数存储模块和航迹系数存储模块，分别存储预设的视频系数、点迹系数和点迹系数，方便第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块进行调取，有利于提高工作效率和统一管理。
(3)本发明基于方位和距离进行网格划分，通过计算各网格的平均幅度和平均幅度差得到各距离环的初始波幅检测门限值，方便后续计算各距离环的自适应波幅检测门限值，不仅具有实时性好的优点，而且针对海上低小慢目标具有较好的检测效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例中基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统的器件连接框图；
图2为本发明实施例中基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法的步骤图；
图3为本发明实施例中网格的示意图。
图3中附图标记说明：方位线100，等距离间隔线200，网格300。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本实施例提供了一种基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统及检测方法。
如图1(图中箭头为信号传递方向)，本实施例的一种基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统，包括：
初始波幅检测门限值预设模块，用于预设初始波幅检测门限值，并发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块；
视频回波信号检测模块，用于接收初始波幅检测门限值，并根据初始波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；还用于接收自适应波幅检测门限值，并根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；
第一计算模块，用于接收视频回波信号和初始波幅检测门限值，并将该视频回波信号的宽度与预设脉冲宽度进行对比，并根据对比结果调取预设的视频系数，将该视频系数与初始波幅检测门限值的乘积作为第一波幅检测门限值，将第一波幅检测门限值发送至第二计算模块；
点迹凝聚模块，用于接收视频回波信号，并对该视频回波信号中的视频回波进行点迹凝聚，得到点迹数据发送至第二计算模块和航迹生成模块；
第二计算模块，用于接收点迹数据和第一波幅检测门限值，并将该点迹数据中点迹的宽度与预设宽度、该点迹的长度与预设长度进行对比，根据对比结果调取预设的点迹系数，将该点迹系数与第一波幅检测门限值的乘积作为第二波幅检测门限值，将第二波幅检测门限值发送至第三计算模块；
航迹生成模块，用于接收点迹数据，并对点迹数据进行航迹跟踪生成航迹数据，将航迹数据发送至第三计算模块；
第三计算模块，用于接收航迹数据和第二波幅检测门限值，并将该航迹数据中航迹的个数与预设航迹数进行对比，并根据对比结果调取预设的航迹系数，将该航迹系数与第二波幅检测门限值的乘积作为自适应波幅检测门限值，并将自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。
本发明首先预设初始波幅检测门限值，再根据视频回波信号、点迹和航迹对初始波幅检测门限值进行调节，得到自适应波幅检测门限值，再根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，即海上目标，具有检测效率高、计算过程简单的优点。
如图1，具体实施时，还包括：
视频系数存储模块，用于存储预设的视频系数；
点迹系数存储模块，用于存储预设的点迹系数；
航迹系数存储模块，用于存储预设的航迹系数。
本发明使用视频系数存储模块、点迹系数存储模块和航迹系数存储模块，分别存储预设的视频系数、点迹系数和点迹系数，方便第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块进行调取，有利于提高工作效率和统一管理。
如图1，具体实施时，还包括网格划分模块，用于将方位划分为多个扇区，再对扇区进行距离上的等间隔划分，形成多个网格发送至初始波幅检测门限值预设模块，各网格中包含有多根扫描线的多个采样点；
初始波幅检测门限值预设模块，用于根据各网格中的多个采样点的平均幅度计算得到各网格的平均幅度和平均幅度差，再根据各网格的平均幅度和平均幅度差计算得到各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
本发明基于方位和距离进行网格划分，通过计算各网格的平均幅度和平均幅度差得到各距离环的初始波幅检测门限值，方便后续计算各距离环的自适应波幅检测门限值，不仅具有实时性好的优点，而且针对海上低小慢目标具有较好的检测效果。
如图3，具体实施时，将方位划分为多个扇区(如图3中的放射线所表示的方位线100)，再对扇区进行距离上的等间隔划分(如图3中的圆环所表示的等距离间隔线200)，形成多个网格300，各网格中均包含有多根扫描线(图中未示出)的多个采样点(图中未示出)，便于后续的计算。
具体实施时，初始波幅检测门限值预设模块还用于将各距离环的初始波幅检测门限值代入公式：当前距离环平均幅度平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度+3/4*当前距离环的平均幅度，当前距离环平均幅度差平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度差+3/4*当前距离环的平均幅度差，根据当前距离环平均幅度平滑结果和当前距离环平均幅度差平滑结果计算得到平滑处理后的各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。对初始波幅检测门限值进行平滑处理，有利于提高目标检测的准确率。
如图1，具体实施时，还包括门限平滑模块，用于接收第三计算模块发送的自适应波幅检测门限值，将自适应波幅检测门限值代入公式：平滑后自适应波幅检测门限值＝当前网格自适应波幅检测门限值*b+前网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+后网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+左网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+右网格自适应波幅检测门限值*(1-b)，其中，b为预设系数，并将平滑后自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。对自适应波幅检测门限值进行平滑处理，有利于提高目标检测的准确率。
如图2，本实施例的一种基于上述实施例所述系统实现的跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法，包括以下步骤：
S1、初始波幅检测门限值预设模块预设初始波幅检测门限值，并发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块；
S2、视频回波信号检测模块接收初始波幅检测门限值，并根据初始波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；
S3、第一计算模块接收视频回波信号和初始波幅检测门限值，并将该视频回波信号的宽度与预设脉冲宽度进行对比，并根据对比结果调取预设的视频系数，将该视频系数与初始波幅检测门限值的乘积作为第一波幅检测门限值，将第一波幅检测门限值发送至第二计算模块；
S4、点迹凝聚模块接收视频回波信号，并对该视频回波信号中的视频回波进行点迹凝聚，得到点迹数据发送至第二计算模块和航迹生成模块；
S5、第二计算模块接收点迹数据和第一波幅检测门限值，并将该点迹数据中点迹的宽度与预设宽度、该点迹的长度与预设长度进行对比，根据对比结果调取预设的点迹系数，将该点迹系数与第一波幅检测门限值的乘积作为第二波幅检测门限值，将第二波幅检测门限值发送至第三计算模块；
S6、航迹生成模块接收点迹数据，并对点迹数据进行航迹跟踪生成航迹数据，将航迹数据发送至第三计算模块；
S7、第三计算模块接收航迹数据和第二波幅检测门限值，并将该航迹数据中航迹的个数与预设航迹数进行对比，并根据对比结果调取预设的航迹系数，将该航迹系数与第二波幅检测门限值的乘积作为自适应波幅检测门限值，并将自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块；
S8、视频回波信号检测模块接收自适应波幅检测门限值，并根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；
本发明首先预设初始波幅检测门限值，再根据视频回波信号、点迹和航迹对初始波幅检测门限值进行调节，得到自适应波幅检测门限值，再根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，即海上目标，具有检测效率高、计算过程简单的优点。
具体实施时，还包括以下步骤：
视频系数存储模块存储预设的视频系数；
点迹系数存储模块存储预设的点迹系数；
航迹系数存储模块存储预设的航迹系数。
本发明使用视频系数存储模块、点迹系数存储模块和航迹系数存储模块，分别存储预设的视频系数、点迹系数和点迹系数，方便第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块进行调取，有利于提高工作效率和统一管理。
具体实施时，还包括步骤：利用网格划分模块将方位划分为多个扇区，再对扇区进行距离上的等间隔划分，形成多个网格发送至初始波幅检测门限值预设模块，各网格中包含有多根扫描线的多个采样点；
初始波幅检测门限值预设模块根据各网格中的多个采样点的平均幅度计算得到各网格的平均幅度和平均幅度差，再根据各网格的平均幅度和平均幅度差计算得到各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
本发明基于方位和距离进行网格划分，通过计算各网格的平均幅度和平均幅度差得到各距离环的初始波幅检测门限值，方便后续计算各距离环的自适应波幅检测门限值，不仅具有实时性好的优点，而且针对海上低小慢目标具有较好的检测效果。
具体实施时，还包括步骤：初始波幅检测门限值预设模块将各距离环的初始波幅检测门限值代入公式：当前距离环平均幅度平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度+3/4*当前距离环的平均幅度，当前距离环平均幅度差平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度差+3/4*当前距离环的平均幅度差，根据当前距离环平均幅度平滑结果和当前距离环平均幅度差平滑结果计算得到平滑处理后的各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。对初始波幅检测门限值进行平滑处理，有利于提高目标检测的准确率。
具体实施时，还包括步骤：利用门限平滑模块接收第三计算模块发送的自适应波幅检测门限值，将自适应波幅检测门限值代入公式：平滑后自适应波幅检测门限值＝当前网格自适应波幅检测门限值*b+前网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+后网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+左网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+右网格自适应波幅检测门限值*(1-b)，其中，b为预设系数，并将平滑后自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。
本实施例的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法的一个工作流程是：初始波幅检测门限值可以人为预设，也可以采取统计一圈的视频信号的方式，不论哪种方式都不会影响最终的检测结果，因为随着时间的增加，自适应过程总会使检测门限达到一个动态平衡的状态。其中，统计一圈的视频信号的方式为：
雷达天线转一圈后统计各距离环(距离环是指将脉冲信号按照一定距离进行划分，雷达天线转一圈后，所有的脉冲在相同距离划分单元内的即视为同一个距离环，如图3中的放射线所表示的方位线200)内的所有的采样点的平均幅度和平均幅度差，平均幅度差是在一个距离环内的所有当前采样点幅度-后一个采样点幅度的绝对值求和后取平均，距离环即将距离按照多少个采样点(采样点是指对一个脉冲进行等间隔采集的点数)进行划分；对平均幅度和平均幅度差分别进行平滑，平滑的目的是防止前后距离环的值落差太大，因为距离相近其周围环境相差不大，对于当前距离环平均幅度平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度+3/4*当前距离环的平均幅度，当前距离环平均幅度差平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度差+3/4*当前距离环的平均幅度差；平滑后重新计算平均幅度和平均幅度差，平均幅度即为各网格中多个采样点的平均幅度，平均幅度差即为当前采样点的幅度值-后一个采样点的幅度值的差值求和再取平均。根据平均幅度和平均幅度差求取初始门限值，当前距离环中的初始门限＝平均幅度+平均幅度差。在上述过程中一个距离环对应一个初始门限值，但自适应的过程是通过划分网格进行统计的方式，网格是根据距离和方位进行划分，故每个网格的初始门限值等于该网格对应的距离环上的初始值。
初始波幅检测门限值也可以根据下述公式得到：
Thr(m,n)＝Aver(n)+AverDev(n)
其中，Thr(m,n)表示第m个方位单元、第n个距离单元的门限值，Aver(n)表示第n个距离单元也是距离环的平均幅度，通过统计雷达天线一圈中所有扫描线在该距离环上幅度的平均值获得，AverDev(n)表示第n个距离单元的平均幅度差，也是通过统计天线一圈中所有扫描线在该距离环上幅度的平均值差获得。从公式中可以看出同一个距离环在不同方位单元的初始门限值是相同的。
自适应检测的处理过程包括修正网格门限值。网格的形成就是将方位划分多个扇区，再进行距离上的等间隔划分，而方位扇区可以包含多根扫描线，为了不重复统计反馈信息，只在每个方位扇区的第一根扫描线到来时进行统计，统计完毕后，将各个数组清空，进行新一轮统计。
利用滤波和跟踪的反馈信息对门限进行修正，每一个反馈信息都会有一个修正值，这些修正值的总和构成最终的修正值来修正初始波幅检测门限值。通过天线多圈的扫描，初始波幅检测门限值不断被完善，最终达到收敛。
以下是对反馈信息进行说明，反馈信息包含检测视频的反馈信息、检测点迹的反馈信息和跟踪的反馈结果。
1、检测视频的反馈信息
将扫描线(一个扫描线对应一个脉冲重复周期；视频数据就是在此脉冲重复周期内采集的回波信号，是多个采样点的数据。门限值也不是一个，有几个采样点就对应几个门限值，只是一个网格内的多个采样点的检测门限值是一样的)上的视频回波信号和当前检测门限值进行对比，若大于门限值则将所在采样点的幅度置1，若小于门限值则置0。
根据上述的结果进行视频回波统计，过程如下：
(1)小视频回波统计
若检测到的每一个视频回波(采集的视频数据)的宽度太小(例如小于0.3*脉冲宽度)，可以认为检测到的是杂波或噪声，则统计数组X1(该数组为二维数组，分别代表方位维和距离维)将每个小视频回波所在的网格值即距离方位划分单元值由0变为1，此反馈结果表明对应网格中的门限应该被提高，提高的大小为网格中的平均幅度差*系数a，该系数由用户进行设置；
(2)正常视频回波统计
若每一个扫描线上的每一个视频回波的宽度没有太大，例如小于脉冲宽度+目标最大尺寸对应的时间宽度(目标最大尺寸可以根据用户想要观察海上的最大目标的尺寸确定)，也没有太小，例如大于脉冲宽度+目标最小尺寸对应的时间宽度，(目标最小尺寸可以根据用户想要观察海上的最小目标的尺寸确定)，则统计数组X2将每个正常视频回波所在的网格值即距离方位划分单元值由0变为1，此反馈结果表明网格中的门限值应该被降低，从而更容易检测到目标信号，降低的大小为网格中的平均幅度差*系数(1-a)；
(3)大视频回波统计
若每一个扫描线上检测到的每一个视频回波的宽度太大，例如大于脉冲宽度+目标最大尺寸对应的时间宽度，可以认为是岛屿或陆地的回波，而非是用户想要观测的小目标回波，则统计数组X3将每个大视频回波对应的网格值即距离划分单元值由0变为1，此反馈结果表明门限将被提高，提高的大小为网格对应的平均幅度差*系数a。
2、点迹结果的反馈信息
每一个视频信号经过检测后形成回波信号，多个视频回波信号再经过点迹凝聚形成一个点迹，对于点迹，有一定的方位宽度和距离长度，由于正常目标的点迹在扫描间相关，且回波的规则性高，故可以作为统计信息的内容之一，该信息中不仅有距离，还增加了方位宽度：
(1)小点迹统计
若一个扫描线上检测到的每一个点迹的长度太小(例如小于0.5*脉冲宽度)，且宽度太小(例如小于0.5*波束宽度)，可以认为检测到的是杂波或噪声，则统计数组X4将点迹占据的网格值即方位距离划分单元值由0变为1，此反馈结果表明门限将被提高，提高的大小为网格对应的平均幅度差*系数a；
(2)大点迹统计
若一个扫描线上检测到的每一个点迹的长度太大(例如大于5*脉冲宽度)，或者宽度太大(例如大于5*波束宽度)或者点迹质量(点迹质量标识的是点迹的规则性，越接近方形，点迹质量越高)太差，可以认为检测到的是陆地或岛屿等大目标，则统计数组X5将点迹占据的网格值即方位距离划分单元值由0变为1，此反馈结果表明门限将被提高，提高的大小为该网格对应的平均幅度差*系数a；
(3)正常点迹统计
若一个点迹既非大点迹也非小点迹，并能够和航迹正常关联，可以认为此点迹为正常点迹，则统计数组X6将点迹占据的网格值即方位距离划分单元值由0变为1，此反馈结果表明门限将被降低，降低的大小为为网格中的平均幅度差*系数(1-a)；
3、航迹结果的反馈信息
(1)航迹饱和度统计
在天线过正北时进行稳定航迹个数的统计，若发现当前航迹的个数大于设定的最大航迹数的3/4，即航迹个数快要接近饱和，则统计数组X7将所有的网格值即方位距离扫描单元由0变为1，此反馈结果表明门限将要提高，提高的大小为网格中的平均幅度差*0.5*系数a；
(2)新起航迹统计
若某一区域新起的航迹过多，原因可能是海杂波被当成目标而建立了航迹，说明网格的门限过小，则统计数组X8对应的网格值由0变为1，此反馈结果表明门限将要被提高，提高的大小为网格中的平均幅度差*系数a。
4、其它
若一个网格中对应的所有统计数组都为0，既没有大视频回波、小视频回波、大点迹、小点迹，也没有出现过新航迹过多和航迹饱和的状况，则该网格中的门限将会降低，降低的大小为网格中的平均幅度差*系数(1-a)*0.5，这样做有利于检测遗漏的弱小目标，若是虚警目标，则随着时间，门限还会被抬高。
自适应检测的处理过程还包括平滑门限，平滑门限的目的是使检测曲线更加平坦，其过程是某一个方位距离单元的门限值＝当前方位距离单元的门限值*系数b+前后左右方位距离的门限值*系数(1-b)，此系数可由用户配置；
自适应检测的处理过程还包括采样点填充，一个网格包含多个采样点，采样点填充的作用就是将一个网格的门限值对应到其包含的采样点的门限值，从而有利于与视频信号进行比较。
以上系统实施例的改进也属于方法实施例的改进。
本实施例的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统及检测方法，采用反馈信息进行门限修正的方式，该方式下的关键点是反馈信息的统计较为全面，而反馈统计信息越全面，门限修正越精确，收敛速度越快，收敛后的门限波动越小。本实施例采取方位划分和距离划分，利用反馈信息对每个网格中的门限值进行修正，不仅实时性好，而且针对低小慢目标具有较好的检测效果。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统，其特征在于，包括：
初始波幅检测门限值预设模块，用于预设初始波幅检测门限值，并发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块；
视频回波信号检测模块，用于接收初始波幅检测门限值，并根据初始波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；还用于接收自适应波幅检测门限值，并根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；
第一计算模块，用于接收视频回波信号和初始波幅检测门限值，并将该视频回波信号的宽度与预设脉冲宽度进行对比，并根据对比结果调取预设的视频系数，将该视频系数与初始波幅检测门限值的乘积作为第一波幅检测门限值，将第一波幅检测门限值发送至第二计算模块；
点迹凝聚模块，用于接收视频回波信号，并对该视频回波信号中的视频回波进行点迹凝聚，得到点迹数据发送至第二计算模块和航迹生成模块；
第二计算模块，用于接收点迹数据和第一波幅检测门限值，并将该点迹数据中点迹的宽度与预设宽度、该点迹的长度与预设长度进行对比，根据对比结果调取预设的点迹系数，将该点迹系数与第一波幅检测门限值的乘积作为第二波幅检测门限值，将第二波幅检测门限值发送至第三计算模块；
航迹生成模块，用于接收点迹数据，并对点迹数据进行航迹跟踪生成航迹数据，将航迹数据发送至第三计算模块；
第三计算模块，用于接收航迹数据和第二波幅检测门限值，并将该航迹数据中航迹的个数与预设航迹数进行对比，并根据对比结果调取预设的航迹系数，将该航迹系数与第二波幅检测门限值的乘积作为自适应波幅检测门限值，并将自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。
2.根据权利要求1所述的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统，其特征在于，还包括：
视频系数存储模块，用于存储预设的视频系数；
点迹系数存储模块，用于存储预设的点迹系数；
航迹系数存储模块，用于存储预设的航迹系数。
3.根据权利要求2所述的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统，其特征在于，还包括网格划分模块，用于将方位划分为多个扇区，再对扇区进行距离上的等间隔划分，形成多个网格发送至初始波幅检测门限值预设模块，各网格中包含有多根扫描线的多个采样点；
初始波幅检测门限值预设模块，用于根据各网格中的多个采样点的平均幅度计算得到各网格的平均幅度和平均幅度差，再根据各网格的平均幅度和平均幅度差计算得到各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
4.根据权利要求3所述的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统，其特征在于，初始波幅检测门限值预设模块还用于将各距离环的初始波幅检测门限值代入公式：当前距离环平均幅度平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度+3/4*当前距离环的平均幅度，当前距离环平均幅度差平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度差+3/4*当前距离环的平均幅度差，根据当前距离环平均幅度平滑结果和当前距离环平均幅度差平滑结果计算得到平滑处理后的各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
5.根据权利要求4所述的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测系统，其特征在于，还包括门限平滑模块，用于接收第三计算模块发送的自适应波幅检测门限值，将自适应波幅检测门限值代入公式：平滑后自适应波幅检测门限值＝当前网格自适应波幅检测门限值*b+前网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+后网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+左网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+右网格自适应波幅检测门限值*(1-b)，其中，b为预设系数，并将平滑后自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。
6.一种基于权利要求1所述系统实现的跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
初始波幅检测门限值预设模块预设初始波幅检测门限值，并发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块；
视频回波信号检测模块接收初始波幅检测门限值，并根据初始波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块；
第一计算模块接收视频回波信号和初始波幅检测门限值，并将该视频回波信号的宽度与预设脉冲宽度进行对比，并根据对比结果调取预设的视频系数，将该视频系数与初始波幅检测门限值的乘积作为第一波幅检测门限值，将第一波幅检测门限值发送至第二计算模块；
点迹凝聚模块接收视频回波信号，并对该视频回波信号中的视频回波进行点迹凝聚，得到点迹数据发送至第二计算模块和航迹生成模块；
第二计算模块接收点迹数据和第一波幅检测门限值，并将该点迹数据中点迹的宽度与预设宽度、该点迹的长度与预设长度进行对比，根据对比结果调取预设的点迹系数，将该点迹系数与第一波幅检测门限值的乘积作为第二波幅检测门限值，将第二波幅检测门限值发送至第三计算模块；
航迹生成模块接收点迹数据，并对点迹数据进行航迹跟踪生成航迹数据，将航迹数据发送至第三计算模块；
第三计算模块接收航迹数据和第二波幅检测门限值，并将该航迹数据中航迹的个数与预设航迹数进行对比，并根据对比结果调取预设的航迹系数，将该航迹系数与第二波幅检测门限值的乘积作为自适应波幅检测门限值，并将自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块；
视频回波信号检测模块接收自适应波幅检测门限值，并根据自适应波幅检测门限值检测视频回波信号，并将检测到的视频回波信号发送至第一计算模块和点迹凝聚模块。
7.根据权利要求6所述的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：
视频系数存储模块存储预设的视频系数；
点迹系数存储模块存储预设的点迹系数；
航迹系数存储模块存储预设的航迹系数。
8.根据权利要求7所述的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法，其特征在于，还包括步骤：利用网格划分模块将方位划分为多个扇区，再对扇区进行距离上的等间隔划分，形成多个网格发送至初始波幅检测门限值预设模块，各网格中包含有多根扫描线的多个采样点；
初始波幅检测门限值预设模块根据各网格中的多个采样点的平均幅度计算得到各网格的平均幅度和平均幅度差，再根据各网格的平均幅度和平均幅度差计算得到各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
9.根据权利要求8所述的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法，其特征在于，还包括步骤：初始波幅检测门限值预设模块将各距离环的初始波幅检测门限值代入公式：当前距离环平均幅度平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度+3/4*当前距离环的平均幅度，当前距离环平均幅度差平滑结果＝1/4*前一个距离环的平均幅度差+3/4*当前距离环的平均幅度差，根据当前距离环平均幅度平滑结果和当前距离环平均幅度差平滑结果计算得到平滑处理后的各距离环的初始波幅检测门限值发送给视频回波信号检测模块和第一计算模块。
10.根据权利要求9所述的基于跟踪反馈的微弱目标自适应检测方法，其特征在于，还包括步骤：利用门限平滑模块接收第三计算模块发送的自适应波幅检测门限值，将自适应波幅检测门限值代入公式：平滑后自适应波幅检测门限值＝当前网格自适应波幅检测门限值*b+前网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+后网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+左网格自适应波幅检测门限值*(1-b)+右网格自适应波幅检测门限值*(1-b)，其中，b为预设系数，并将平滑后自适应波幅检测门限值发送至视频回波信号检测模块。
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