CN111398947A - 一种基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法 - Google Patents

一种基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于航迹杂波图的固定航迹杂波抑制方法，方法包括：接收机接收返回的射频信号，经预处理后获得检测目标及其杂波点轨迹信息；基于航迹起始算法与航迹关联算法对所述点轨迹信息处理后得到目标与杂波航迹信息；将所述航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对，若为杂波航迹，取消在雷达上显示，若为疑似目标，则上传至雷达显示界面进行显示。本发明的杂波抑制方法针对解决部分行人、车辆、大型车辆副瓣或具有特定航线的客机等类型杂波，且经过实测验证，该方法可以有效抑制70％‑80％的杂波航迹。

Description

一种基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法。
背景技术
现有脉冲多普勒雷达在大部分环境较干净的郊区、沙漠或者平原地带可以同时兼顾较高的检测概率及较低的虚警概率，但是在复杂城市环境下检测结果可能会受到大型建筑物、行人、客机、或者大小型车辆影响，若保证虚警概率较低将会导致弱小目标检测概率大大降低，若保证较高的弱小目标检测概率，将会导致虚警概率大幅度增加，即雷达对复杂环境适应性较差。因此在城市环境中的杂波抑制问题成为当前脉冲多普勒雷达面临的一个重大挑战。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明针对上述存在的问题，提出一种基于航迹杂波图的固定航迹杂波抑制方法，针对脉冲多普勒雷达在探测城市环境下弱目标时存在虚警概率较高问题，基于车辆、行人或客机等具有固定航迹的特点，提出航迹杂波图杂波抑制方法有效降低城市环境下的虚警概率。
根据本发明的实施例，本发明提出了一种基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，包括：
步骤S1.雷达接收机接收返回的射频信号，经预处理后获得检测目标及其杂波点轨迹信息；
步骤S2.基于航迹起始算法与航迹关联算法对所述点轨迹信息处理后得到目标与杂波航迹信息；
步骤S3.将所述航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对，若为杂波航迹，取消在雷达上显示，若为疑似目标，则上传至雷达显示界面进行显示。
进一步的，所述将所述航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对之前，还包括，预先在整个雷达覆盖空域内按照杂波单元格大小进行划分得到航迹杂波图，所述航迹杂波图初始为0。
进一步的，所述杂波单元格大小基于距离、方位角、俯仰角以及速度参数进行设定，所述杂波单元格大小根据不同环境进行动态调整，在强杂波背景下杂波单元设置较小，在弱杂波背景下杂波单元设置较大。
进一步的，所述预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹具体包括：统计一预设时间范围内的所有航迹并逐条依据距离、方位角、俯仰角、速度进行拟合，按照拟合结果基于预设的判断方法对每条航迹所在的杂波单元进行判断，并将其放到对应的杂波单元中，对航迹相似性较高的航迹进行融合，将统计完成后的航迹杂波图存储在电可擦除只读存储器中。
进一步的，所述拟合包括线性拟合法或多项式拟合法。
进一步的，所述统计一预设时间范围内的所有航迹，包括，根据强弱杂波情况进行调整，在强杂波背景下将杂波统计时间设置较长以获得更准确的杂波情况，在弱杂波背景下将杂波统计时间设置较短。
进一步的，所述将所述航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对，若为杂波航迹，取消在雷达上显示，若为疑似目标，则上传至雷达显示界面进行显示，包括，通过预设的判断方法来对航迹相似性进行比对，从而判断出所述航迹信息为杂波航迹还是疑似目标。
进一步的，所述预设的判断方法为：按照当前航迹中大部分点迹落入该航迹单元格则判定为该航迹属于对应杂波图单元格，通过计算航迹之间欧氏距离或加权欧氏距离，并将其与特定阈值进行比较判断是否相似，若距离小于判断阈值则判定为航迹相似，否则判定为不相似。
进一步的，所述点轨迹信息包括目标的距离、回波幅度、方位角、俯仰角以及速度信息。
进一步的，所述航迹起始算法包括基于hough变换的航迹起始算法或基于逻辑的航迹起始算法；所述航迹关联算法包括最近邻域互联算法、概率数据互联算法或者联合概率数据互联算法。
本发明提出了一种基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，针对解决部分行人、车辆、大型车辆副瓣或具有特定航线的客机等类型杂波，且经过实测验证，该方法可以有效抑制70％-80％的杂波航迹。
附图说明
图1为本发明提出的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法流程图；
图2位本发明提出的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法一实施例对比图。
具体实施方式
为便于理解，下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出了一种基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，目的在于解决部分行人、车辆、大型车辆副瓣或具有特定航线的客机等类型杂波。
根据本发明的实施例，本发明的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法包括：
步骤S1.雷达接收机接收返回的射频信号，经预处理后获得检测目标及其杂波点轨迹信息。
在本发明中，雷达开机工作，发射机发射射频信号，接收机接收信号，并经过信号处理设备处理后获得检测目标及其杂波点迹信息并将其上传至雷达数据处理设备。
本发明的点迹信息主要包括目标的距离、回波幅度、方位角、俯仰角以及速度等信息。
步骤S2.基于航迹起始算法与航迹关联算法对所述点轨迹信息处理后得到目标与杂波航迹信息。
在本步骤中，通过结合航迹起始算法与航迹关联算法来计算点迹信息的内容从而得到航迹信息。航迹起始算法主要包括基于hough变换的航迹起始算法与基于逻辑的航迹起始算法等；航迹关联算法主要包含最近邻域互联算法、概率数据互联算法以及联合概率数据互联算法等，本方明选用但不限于基于hough变换的航迹起始算法以及基于最近邻域互联算法的航迹关联算法。
步骤S3.将所述航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对，若为杂波航迹，取消在雷达上显示，若为疑似目标，则上传至雷达显示界面进行显示。
在本发明中，通过将步骤S2中的航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对，从而得到杂波航迹或疑似目标。然而在进行比对之前需要先建立杂波图单元格，因此，本发明的实施例还包括了建立杂波图单元格的步骤，具体为，设定距离、方位角、俯仰角、速度杂波图单元格大小，对整个雷达覆盖空域按照杂波单元格大小进行划分得到航迹杂波图，并将航迹杂波图初始化为0。杂波单元大小设定可根据实际情况进行调整，在强杂波背景下可将杂波单元设置较小，在弱杂波背景下可将杂波单元设置较大。
本发明的目的在于对比计算的航迹信息与预先存储的信息的比对，因此，本发明中还包括存储航迹杂波图的步骤，具体为：统计一预设时间范围内的所有航迹并逐条依据距离、方位角、俯仰角、速度进行拟合，按照拟合结果基于预设的判断方法对每条航迹所在的杂波单元进行判断，并将其放到对应的杂波单元中，对航迹相似性较高的航迹进行融合，将统计完成后的航迹杂波图存储在电可擦除只读存储器中。杂波统计时间可根据强弱杂波情况进行调整，在强杂波背景下可将杂波统计时间设置较长以获得更准确的杂波情况，在弱杂波背景下可将杂波同时间设置较短。
在本发明中，拟合方法包含线性拟合、多项式拟合等方法，本实例选用但不限于线性拟合方法。
根据本发明的实施例，将步骤S2中的航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对，若为杂波航迹，取消在雷达上显示，若为疑似目标，则上传至雷达显示界面进行显示，包括，通过预设的判断方法来对航迹相似性进行比对，从而判断出所述航迹信息为杂波航迹还是疑似目标。
根据本发明的目的，本发明设置的预设判断方法来判断航迹相似性，该判断方法可按照当前航迹中大部分点迹落入该航迹单元则判定为该航迹属于对应杂波图单元，具体来说，本发明的航迹相似性判断方法包括计算航迹之间欧氏距离、加权欧氏距离等，并将其与特定阈值进行比较判断是否相似，若距离小于判断阈值则判定为航迹相似，否则判定为不相似。本发明选用但不限于基于欧氏距离进行判断。
根据本发明的目的，通过上述步骤，在后续完成数据处理过程形成的航迹在上传至雷达显示界面显示之前将其与只读存储器内航迹杂波图中对应杂波图单元内的航迹相似性进行对比，若相似性较高，则判定为航迹为杂波航迹取消显示，若不相似，则判定为疑似目标上传为雷达显示界面进行显示。从而解决了部分行人、车辆、大型辆副瓣或具有特定航线的客机等类型杂波。
如图2所示，基于某ku波段脉冲多普勒雷达实测数据中某三帧数据使用本发明方法与不使用本发明方法结果对比图，图中，灰色线条为雷达形成航迹，其中长度最长为无人机形成航迹。其中左侧为使用本发明方法效果，右图为未使用本发明方法效果，由图可看出本发明具有较好的杂波抑制效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1.雷达接收机接收返回的射频信号，经预处理后获得检测目标及其杂波点轨迹信息；
步骤S2.基于航迹起始算法与航迹关联算法对所述点轨迹信息处理后得到目标与杂波航迹信息；
步骤S3.将所述航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对，若为杂波航迹，取消在雷达上显示，若为疑似目标，则上传至雷达显示界面进行显示。
2.根据权利要求1所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述将所述航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对之前，还包括，预先在整个雷达覆盖空域内按照杂波单元格大小进行划分得到航迹杂波图，所述航迹杂波图初始化为0。
3.根据权利要求2所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述杂波单元格大小基于距离、方位角、俯仰角以及速度参数进行设定，所述杂波单元格大小根据不同环境进行动态调整，在强杂波背景下杂波单元设置较小，在弱杂波背景下杂波单元设置较大。
4.根据权利要求1所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹具体包括：统计一预设时间范围内的所有航迹并逐条依据距离、方位角、俯仰角、速度进行拟合，按照拟合结果基于预设的判断方法对每条航迹所在的杂波单元进行判断，并将其放到对应的杂波单元中，对航迹相似性较高的航迹进行融合，将统计完成后的航迹杂波图存储在电可擦除只读存储器中。
5.根据权利要求4所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述拟合包括线性拟合法或多项式拟合法。
6.根据权利要求5所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述统计一预设时间范围内的所有航迹，包括，根据强弱杂波情况进行调整，在强杂波背景下将杂波统计时间设置较长以获得更准确的杂波情况，在弱杂波背景下将杂波统计时间设置较短。
7.根据权利要求1所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述将所述航迹信息与预先存储的航迹杂波图中的对应杂波图单元格内的航迹相似性进行比对，若为杂波航迹，取消在雷达上显示，若为疑似目标，则上传至雷达显示界面进行显示，包括，通过预设的判断方法来对航迹相似性进行比对，从而判断出所述航迹信息为杂波航迹还是疑似目标。
8.根据权利要求4或7所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述预设的判断方法为：按照当前航迹中大部分点迹落入该航迹单元格则判定为该航迹属于对应杂波图单元格，通过计算航迹之间欧氏距离或加权欧氏距离，并将其与特定阈值进行比较判断是否相似，若距离小于判断阈值则判定为航迹相似，否则判定为不相似。
9.根据权利要求1所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述点轨迹信息包括目标的距离、回波幅度、方位角、俯仰角以及速度信息。
10.根据权利要求1所述的基于航迹杂波图的脉冲多普勒雷达杂波抑制方法，其特征在于，所述航迹起始算法包括基于hough变换的航迹起始算法或基于逻辑的航迹起始算法；所述航迹关联算法包括最近邻域互联算法、概率数据互联算法或者联合概率数据互联算法。
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