CN111624567A - 一种恒虚警检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种恒虚警检测方法及装置，可以通过获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整，之后使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测，从而可以使恒虚警阈值可以跟随历史检测结果进行自适应变化，相比于现有技术将恒虚警阈值设置为固定值，本申请通过自适应的恒虚警阈值进行恒虚警检测可以进一步提高雷达目标检出率的同时，降低目标误检率。

Description

一种恒虚警检测方法及装置

技术领域

本申请涉及雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种恒虚警检测方法及装置。

背景技术

雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，通过发射电磁波对被测目标进行照射并接收其回波，由此获得被测目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。通常，为了从回波信号中得到用户直接可用的距离、速度、方位等信息，需要经过一系列信号处理流程。其中，二维恒虚警(Constant False-Alarm Rate，简称CFAR)检测是雷达目标生成整体流程的关键环节之一。

目前主要应用的恒虚警检测包括均值类恒虚警(ML_CFAR)检测和有序统计类恒虚警(OS_CFAR)检测。无论是采用哪种恒虚警检测算法，该环节的难点在于恒虚警CFAR检测阈值的设定。由于雷达接收的回波信号不但含有被测目标信号，同时还存有各种噪声、杂波和干扰信号。若采用固定的门限进行检测，如果门限过高，虽然虚警概率较低，但可能会发生大量漏检；如果门限过低，目标检出率虽然会增大，但背景噪声和干扰杂波等会引起大量虚警，因此无法同时保证检出率和目标误检率。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中恒虚警检测的检出率和误检率无法保证的问题，本申请提供一种恒虚警检测方法及装置，可以通过历史检测结果对恒虚警检测阈值进行自适应设置，从而在提高目标检出率的同时，降低目标误检率。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

根据本申请实施例的第一方面，提供一种恒虚警检测方法，所述方法包括：

获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；

针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整；

使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种恒虚警检测装置，所述装置包括：

获取单元，用于获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；

调整单元，用于针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整；

检测单元，用于使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测。

根据本申请实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一所述恒虚警检测方法的步骤。

根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器、通信接口以及通信总线；其中，所述存储器、处理器、通信接口通过所述通信总线进行相互间的通信；

所述存储器，用于存放计算机程序；

所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一所述恒虚警检测方法的步骤。

由上述实施例可见，本申请可以通过获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整，之后使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测，从而可以使恒虚警阈值可以跟随历史检测结果进行自适应变化，相比于现有技术将恒虚警阈值设置为固定值，本申请通过自适应的恒虚警阈值进行恒虚警检测可以进一步提高雷达目标检出率的同时，降低目标误检率。

附图说明

图1-1为本申请的一种雷达目标检测流程图；

图1-2为本申请的一种雷达目标检测器的原理示意图；

图2为本申请的一种恒虚警检测方法的实施例流程图；

图3为本申请示例性的一种恒虚警检测装置的实施例框图；

图4为本申请一种计算机设备的一个实施例框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了解决现有技术的问题，本申请提供一种恒虚警检测方法及装置，可以通过获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整，之后使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测，从而可以使恒虚警阈值可以跟随历史检测结果进行自适应变化，相比于现有技术将恒虚警阈值设置为固定值，本申请通过自适应的恒虚警阈值进行恒虚警检测可以进一步提高雷达目标检出率的同时，降低目标误检率。

如下，示出下述实施例对本申请提供的恒虚警检测方法进行说明。

请参见图1-1，为本申请示例性的一种雷达目标检测流程图，其输入为雷达ADC数据，输出为最终检测目标列表信息。下面对此流程的每个模块进行详细描述。

数据输入模块11，用于获取雷达ADC数据。由于雷达回波信号是发射信号受到目标或背景物体反射后形成的信号，通过对雷达回波信号的处理可以得到雷达信号，即雷达ADC数据，作为信号处理模块12的输入。

信号处理模块12，用于处理雷达信号(以下简称“雷达信号”)，也就是雷达ADC数据。该雷达信号的处理要求可能依据应用场景、雷达性能以及设计者要求不同而具有一定差异，该模块通常包含二维FFT，最终将雷达信号的雷达功率图，输入到CFAR检测模块13。

CFAR检测模块13，用于在保持虚警概率恒定的条件下，根据输入的雷达信号与噪声以确定目标信号是否存在。该方法按照一定准则，根据噪声的和杂波的强弱得到环境估值，并对该环境估值乘以一个系数c(即本申请的恒虚警阈值)作为最终的检测门限，从而检测出雷达目标点。

举例来讲，在单元平均恒虚警检测(CA_CFAR检测)中，检测器的原理图如图1-2所示，其中由里到外，中心点为待处理单元；其次是保护单元，用于防止目标本身对门限值的影响；最外圈为噪声单元，用于评估背景噪声强度。当待处理点信号强度大于检测门限时，则认为该待处理点为雷达目标点。也可以理解为，当待处理点信号强度大于噪声强度c倍时，则认为该待处理点为目雷达标点。

聚类跟踪模块14，用于采用通用的聚类、跟踪算法进行处理即可。输入的雷达点云数据经过聚类得到雷达目标，再经过跟踪处理即可获取初步跟踪目标列表。

目标分析模块15，用于输入初步跟踪目标列表，依据雷达特性、应用场景、关注的目标特征以及跟踪目标轨迹等属性进一步剔除虚警目标。最终得到可靠的实际输出目标列表，该实际输出目标列表为聚类跟踪模块14输出的初步跟踪目标列表的一个子集。

目标输出模块16，用于根据目标分析模块15输出的实际输出目标列表作为最终目标列表进行输出。

阈值调整模块17，用于根据目标分析模块15输出的实际输出目标列表以及初步跟踪目标列表中实际输出目标数量和初步跟踪目标数量进行计算，来确定虚警目标的数量，并根据虚警目标的数量来调整恒虚警阈值，将调整好的恒虚警阈值反馈到CFAR检测模块13，从而实现CFAR检测模块13可以根据调整后的恒虚警阈值进行下一周期的恒虚警检测。

上述阈值调整模块17的具体处理方法请见下面实施例。

请参见图2，为本申请示例性的一种恒虚警检测方法的实施例流程图，该方法包括以下步骤：

步骤201、获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；

在本实施例中，可以预先将雷达信号的数据矩阵按照预设策略划分为多个区域，每个区域设置相应的恒虚警阈值以及恒虚警阈值的调整步长，该恒虚警阈值至少包括：一个初始值，一个阈值上限和一个阈值下限。本实施例中，可以基于背景噪声特性来将所述数据矩阵划分为各个区域，其中各个区域的恒虚警阈值的调整步长与该区域的背景噪声大小成正比。

在本实施例中，阈值调整模块17可以获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的历史虚警目标数量。

作为一个实施例，阈值调整模块17可以获取所述各个区域接收的雷达信号进行恒虚警检测的检测结果，将所述检测结果通过聚类得到初步跟踪目标，以及初步跟踪目标数量，对初步跟踪目标进行运动目标分析，得到实际输出目标数量；之后根据初步跟踪目标数量和实际输出目标数量确定虚警目标数量。

步骤202、针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整；

在本实施例中，阈值调整模块17可以针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整。

作为一个实施例，阈值调整模块17在进行恒虚警阈值调整时，若虚警目标数量大于预设阈值时，则说明当前的虚警目标数量较多，因此可以将恒虚警阈值减少其对应的调整步长，得到调整后的恒虚警阈值，从而降低检测门限，降低虚警目标数量；若该虚警目标数量小于等于预设阈值时，则说明当前检测出的实际目标数量较小，因此可以将所述恒虚警阈值增加其对应的调整步长，得到调整后的恒虚警阈值，从而增大检测门限，进而增加检出率。

作为一个实施例，不同区域的恒虚警阈值的初始值、阈值上限、阈值下限、调整步长均可以不同。例如，调整步长可以大小与该区域的背景噪声大小成正比，例如当背景噪声大时，设置较大的调整步长，从而使恒虚警阈值调整的幅度较大；当背景噪声小时，设置较小的调整步长，从而使恒虚警阈值调整的幅度较小；从而可以使调整后的恒虚警阈值更适应当前区域的背景噪声状态，进而可以使恒虚警阈值更适应于不同区域的背景噪声特性，从而优化恒虚警检测结果。

需要注意的是，各个区域的恒虚警阈值均设置有阈值上限和阈值下限，因此在调整恒虚警阈值后，还可以进一步判断，若增加后的恒虚警阈值大于预设的阈值上限，则将所述阈值上限作为调整后的恒虚警阈值；若减少后的恒虚警阈值小于预设的阈值下限，则将所述阈值下限作为调整后的恒虚警阈值。从而可以保证恒虚警阈值在有限的范围内进行调整，而不会出现阈值过大或过小的情况。

举例来讲，假设某一区域的恒虚警阈值的初始值为5，调整步长为1，阈值上限为8，阈值下限为2。当第一个检测周期时，恒虚警阈值为初始值5；当第二个检测周期时，假设所述初步跟踪目标数量和所述实际输出目标数量的比值小于预设阈值，则将恒虚警阈值增加一个调整步长，即第二个检测周期的恒虚警阈值为5+1＝6；若第三个检测周期，根据比值确定恒虚警阈值还是增加一个调整步长，则第三个检测周期的恒虚警阈值为6+1＝7；若第四个检测周期，根据比值确定恒虚警阈值还是增加一个调整步长，则第四检测周期的恒虚警阈值为7+1＝8；若第五个检测周期，根据比值确定恒虚警阈值还是增加一个调整步长，由于当前检测周期的恒虚警阈值8+1＝9大于阈值上限(8)，因此以阈值上限(8)作为当前第五个检测周期的恒虚警阈值；同理，若恒虚警阈值减少调整步长时，减少后的恒虚警阈值小于阈值下限(2)，则将阈值下限(2)作为恒虚警阈值。

步骤203、使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测。

阈值调整模块17可以根据各个区域调整后的恒虚警阈值对相应的区域进行的恒虚警检测。

由于现有方法虽然为不同区块设置不同的恒虚警阈值，但恒虚警阈值却是固定数值，考虑到被测目标的雷达回波信号除了受到应用场景的影响以外，还受目标姿态、运动状态等影响较大，因此恒虚警检测过程中可能出现被测目标在不同时刻出现强弱变化的情况，而且，强杂波干扰在空间上也具有一定的随机性，不会出现在某个固定区域，因此为某个固定区块设置固定的阈值是不合理的。相比于现有技术，本申请可以通过历史检测结果对当前的恒虚警阈值进行自适应调整，从而可以使恒虚警阈值与当前的区域的背景噪声更加适应，从而可以保证检出率的同时降低误检率，进而优化恒虚警的检测结果。

与前述恒虚警检测方法的实施例相对应，本申请还提供了恒虚警检测装置的实施例。

请参见图3，为本申请恒虚警检测装置的一个实施例框图，该装置30可以包括：

获取单元31，用于获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；

调整单元32，用于针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整；

检测单元33，用于使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测。

作为一个实施例，所述获取单元31，具体用于获取所述各个区域接收的雷达信号进行恒虚警检测的检测结果，将所述检测结果通过聚类得到初步跟踪目标，以及初步跟踪目标数量；对所述初步跟踪目标进行运动目标分析，得到实际输出目标数量；根据所述初步跟踪目标数量和所述实际输出目标数量确定所述虚警目标数量。

作为一个实施例，所述调整单元32，具体用于若所述虚警目标数量大于预设阈值时，则将所述恒虚警阈值减少对应的调整步长大小，得到调整后的恒虚警阈值；若所述虚警目标数量小于等于预设阈值时，则将所述恒虚警阈值增加对应的调整步长大小，得到调整后的恒虚警阈值。

作为一个实施例，所述调整单元32，还用于将所述恒虚警阈值增加所述调整步长大小之后，若增加后的恒虚警阈值大于预设的阈值上限，则将所述阈值上限作为调整后的恒虚警阈值；

所述调整单元32，还用于将所述恒虚警阈值减少所述调整步长大小之后，若减少后的恒虚警阈值小于预设的阈值下限，则将所述阈值下限作为调整后的恒虚警阈值。

作为一个实施例，所述装置还包括：

划分单元34，基于背景噪声特性将所述数据矩阵划分为各个区域，所述各个区域的恒虚警阈值的调整步长与该区域的背景噪声大小成正比。

由上述实施例可见，本申请可以通过获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整，之后使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测，从而可以使恒虚警阈值可以跟随历史检测结果进行自适应变化，相比于现有技术将恒虚警阈值设置为固定值，本申请通过自适应的恒虚警阈值进行恒虚警检测可以进一步提高雷达目标检出率的同时，降低目标误检率。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

与前述恒虚警检测方法的实施例相对应，本申请还提供了用于执行上述恒虚警检测方法的计算机设备的实施例。

作为一个实施例，请参考图4，一种计算机设备，包括处理器41、通信接口42、存储器43和通信总线44；

其中，所述处理器41、通信接口42、存储器43通过所述通信总线44进行相互间的通信；

所述存储器43，用于存放计算机程序；

所述处理器41，用于执行所述存储器43上所存放的计算机程序，所述处理器51执行所述计算机程序时实现任一所述恒虚警检测方法的步骤。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于计算机设备的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

与前述恒虚警检测方法的实施例相对应，本申请还提供了用于执行上述恒虚警检测方法的计算机可读存储介质的实施例。

作为一个实施例，本申请还包括一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一所述恒虚警检测方法的步骤。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例以及计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种恒虚警检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；

针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整；

使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量，包括：

获取所述各个区域接收的雷达信号进行恒虚警检测的检测结果，将所述检测结果通过聚类得到初步跟踪目标，以及初步跟踪目标数量；

对所述初步跟踪目标进行运动目标分析，得到实际输出目标数量；

根据所述初步跟踪目标数量和所述实际输出目标数量确定所述虚警目标数量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整，包括：

若所述虚警目标数量大于预设阈值时，则将所述恒虚警阈值减少对应的调整步长大小，得到调整后的恒虚警阈值；若所述虚警目标数量小于等于预设阈值时，则将所述恒虚警阈值增加对应的调整步长大小，得到调整后的恒虚警阈值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

将所述恒虚警阈值增加对应的调整步长大小之后，所述方法还包括：

若增加后的恒虚警阈值大于预设的阈值上限，则将所述阈值上限作为调整后的恒虚警阈值；

将所述恒虚警阈值减少对应的调整步长大小之后，所述方法还包括：

若减少后的恒虚警阈值小于预设的阈值下限，则将所述阈值下限作为调整后的恒虚警阈值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于背景噪声特性将所述数据矩阵划分为各个区域，所述各个区域的恒虚警阈值的调整步长与该区域的背景噪声大小成正比。

6.一种恒虚警检测装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取基于雷达信号的数据矩阵所划分的各个区域的虚警目标数量；

调整单元，用于针对任意一个区域，依据获取的虚警目标数量，通过为恒虚警阈值预设的调整步长，对恒虚警阈值进行调整；

检测单元，用于使用调整后的恒虚警阈值对各个区域进行恒虚警检测。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述获取单元，具体用于获取所述各个区域接收的雷达信号进行恒虚警检测的检测结果，将所述检测结果通过聚类得到初步跟踪目标，以及初步跟踪目标数量；对所述初步跟踪目标进行运动目标分析，得到实际输出目标数量；根据所述初步跟踪目标数量和所述实际输出目标数量确定所述虚警目标数量。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述调整单元，具体用于若所述虚警目标数量大于预设阈值时，则将所述恒虚警阈值减少对应的调整步长大小，得到调整后的恒虚警阈值；若所述虚警目标数量小于等于预设阈值时，则将所述恒虚警阈值增加对应的调整步长大小，得到调整后的恒虚警阈值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述调整单元，还用于将所述恒虚警阈值增加所述调整步长大小之后，若增加后的恒虚警阈值大于预设的阈值上限，则将所述阈值上限作为调整后的恒虚警阈值；

所述调整单元，还用于将所述恒虚警阈值减少所述调整步长大小之后，若减少后的恒虚警阈值小于预设的阈值下限，则将所述阈值下限作为调整后的恒虚警阈值。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

划分单元，基于背景噪声特性将所述数据矩阵划分为各个区域，所述各个区域的恒虚警阈值的调整步长与该区域的背景噪声大小成正比。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一所述方法的步骤。

12.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器、处理器、通信接口以及通信总线；其中，所述存储器、处理器、通信接口通过所述通信总线进行相互间的通信；

所述存储器，用于存放计算机程序；

所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5任一所述方法的步骤。

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