CN112649791B - 一种雷达回波处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种雷达回波处理方法及装置，所述方法包括：获取雷达采集的原始回波信号；对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵；根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵；根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标。本发明的技术方案将陆地和雨杂波区分清楚，使得雨杂波被抑制干净。

Description

一种雷达回波处理方法及装置
技术领域
本发明涉及雷达回波处理技术领域，尤其涉及一种雷达回波处理方法及装置。
背景技术
目前，雷达在使用中一般使用恒虚警检测(CFAR)的方法，生成目标检测门限，雷达回波超过门限则为检测到的回波，低于门限则认为是杂波，无法被检测，则认为杂波滤除，但是这种方法在对海面目标进行检测时，难以区分雨杂波、陆地和岛屿，导致杂波滤波效果较差，难以满足在海面观测中的应用，造成误检测或者漏检测。
发明内容
本发明的实施例提供一种雷达回波处理方法及装置，用于将陆地和雨杂波区分清楚，使得雨杂波被抑制干净。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下技术方案：
一种雷达回波处理方法，包括：
获取雷达采集的原始回波信号；
对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵；
根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵；
根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标。
可选的，对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵，包括：
按照一预设采样间隔对所述原始回波信号进行采样，得到多个扫描线回波信号；
将所述扫描线回波信号按顺序排列，获取第一矩阵，所述第一矩阵为回波矩阵。
可选的，根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵；
对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行统计，计算值填入第二矩阵的对应网格单元；
对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵；
根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵。
可选的，对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵，包括：
对所述第一矩阵，按照m个距离和n个方位单元进行网格划分，该矩阵每个网格大小为m*n，共有M*N个网格，得到所述第二矩阵。
可选的，对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行统计，计算值填入第二矩阵的对应网格单元，包括：
对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行功率平均和/或幅度平均值统计，填入第二矩阵相应单元。
可选的，对所述对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵，包括：
对所述第二矩阵进行二维傅里叶变换，获取频谱矩阵；
对所述频谱矩阵进行滤波处理和逆傅里叶变换，获得变换后的矩阵；
对变换后的矩阵进行二值化处理，获取二值化矩阵；
对所述二值化矩阵进行连通域标记以及连通域面积统计，将连通域面积小于一预设筛选门限的连通域进行删除，得到第三矩阵。
可选的，根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
若所述第三矩阵中的目标网格的数值为0，则使用第一矩阵中的与所述目标网格相同位置的网格的数值，形成所述检测门限矩阵中的目标网格；
若所述第三矩阵中的目标网格不为0，使用该目标网格离雷达距离最近的一个网格中的数值，作为所述检测门限矩阵中的目标网格；
遍历所述第三矩阵中的所有网格，形成最终的检测门限矩阵。
可选的，根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标，包括：
将所述第一矩阵中的每个扫描线回波信号，在所述检测门限矩阵中查找对应的目标网格，若所述扫描线回波信号的值大于所述目标网格的值，则保留所述扫描线回波信号，否则，将所述扫描线回波信号置0；遍历所有扫描线回波信号，得到检测后的回波；
在检测后的回波中，将回波块确定为检测目标，所述回波块为检测后的所述回波中的连通区域。
可选的，雷达回波处理方法还包括：
获取所述检测目标的位置和/或角度信息；
根据所述检测目标的位置和/或角度信息，获得检测目标的跟踪轨迹。
本发明的实施例还提供一种雷达回波处理装置，包括：
采集模块，用于获取原始回波信号，对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵；
处理模块，用于根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵；根据所述检测门限矩阵对第一矩阵进行检测，获取检测目标。
本发明实施例，具有如下技术效果：
本发明的上述技术方案，通过获取雷达采集的原始回波信号；对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵；根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵；
根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标；从而可以将陆地和雨杂波区分清楚，使得雨杂波被抑制干净，处理效率高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的雷达回波处理方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的第一矩阵的排列示意图；
图3为本发明实施例提供的生成检测门限矩阵的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的雷达回波处理装置的结构示意图。
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。
如图1所示，本发明的实施例提供一种雷达回波处理方法，包括：
S1：获取雷达采集的原始回波信号；
S2：对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵；
S3：根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵；
S4：根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标。
本发明的该实施例，通过设定检测门限矩阵，获得用于检测第一矩阵的门限值，进而实现将陆地和雨杂波区分清楚，使得雨杂波被抑制干净，处理效率高。
如图2所示，本发明一可选的实施例，对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵，包括：
按照一预设采样间隔对所述原始回波信号进行采样，得到多个扫描线回波信号；
将所述扫描线回波信号按顺序排列，获取第一矩阵，第一矩阵为回波矩阵。
具体的，把回波信号转换为数字信号，并进行预处理，得到离散的扫描线回波信号，扫描线与扫描线并排排列，形成第一矩阵。第一矩阵距离向是单根扫描线的采样点排列，距离由近及远排列，方位向是每个方位角度的采样，角度从小到大排列。
如图3所示，本发明一可选的实施例，根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
S31：对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵；
S32：对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行统计计算，计算值填入第二矩阵的对应网格单元；
S33：对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵；
S34：根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵。
本发明一可选的实施例，步骤S31中，对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵，包括：
对所述第一矩阵，按照m个距离和n个方位单元进行网格划分，该矩阵每个网格大小为m*n，共有M*N个网格，得到所述第二矩阵。
具体的，第二矩阵为第一矩阵的1/mn倍。
本发明一可选的实施例，步骤S32中，对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行统计计算，计算值填入第二矩阵的对应网格单元，包括：
对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行功率平均和/或幅度平均值统计，填入第二矩阵相应单元。
具体的，对每个网格进行回波统计，统计方法可以是求幅度平均方法，但是不局限与幅度平均，或者是功率平均，通过统计获取每个网格的平均幅度，填入第二矩阵相应单元。
本发明一可选的实施例，步骤S33中，对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵，包括：
对所述第二矩阵进行二维傅里叶变换，获取频谱矩阵；
对所述频谱矩阵进行滤波处理和逆傅里叶变换，获得变换后的矩阵；
对变换后的矩阵进行二值化处理，获取二值化矩阵；
对所述二值化矩阵进行连通域标记以及连通域面积统计，将连通域面积小于一预设筛选门限的连通域进行删除，得到第三矩阵。
具体的，对所述第二矩阵进行二维傅里叶变换，获取频谱矩阵，对频谱矩阵进行二维高通滤波，该滤波方法可以采用契比雪夫滤波设计方法、凯瑟窗设计方法等，但不局限于这些滤波方法。
通过高通滤波后，再对频谱矩阵进行逆傅里叶变换，获得变换后的矩阵。
对变换后的矩阵进行二值化处理，获取二值化矩阵；二值化门限是一个可变参数，可以对二值效果进行调整。对二值化矩阵进行连通域标记，并进行连通域面积统计，设置连通域筛选门限level，对于小于level的连通域进行删除。最后得到第三矩阵。
本发明一可选的实施例，步骤S3中，根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
若所述第三矩阵中的目标网格的数值为0，则使用第一矩阵中的与所述目标网格相同位置的网格的数值，形成所述检测门限矩阵中的目标网格；
若所述第三矩阵中的目标网格不为0，使用该目标网格离雷达距离最近的一个网格中的数值，作为所述检测门限矩阵中的目标网格；
遍历所述第三矩阵中的所有网格，形成最终的检测门限矩阵。
具体的，根据所述第一矩阵和第三矩阵，形成最终的检测门限矩阵，具体方式如下：
首先建立一个空白的检测门限矩阵，空白的检测门限矩阵的每个单元值的计算是按照距离由近到远，方位由小角度到大角度的方向进行。
计算空白的检测门限矩阵中的一个目标网格时，根据目标网格当前网格位置，并查询相应的第一矩阵和第三矩阵的对应位置的网格，如果第三矩阵对应位置的网格为0，则直接使用第一矩阵单元中对应位置网格的数值加上手动调整参数，形成该目标网格的检测门限；如果第三矩阵对应位置的网格不为0，直接使用该网格离雷达距离近的一个相邻位置的网格单元与第一矩阵的对应位置的网格的幅度值作为目标网格的单元值。依次计算，完成整个空白的检测门限矩阵的目标网格单元值的计算，得到最终的检测门限矩阵。
其中，使用该目标网格离雷达距离最近的一个网格中的数值，最近的一个网格包括不局限于相邻，也可以是相隔一个网格或者多个网格。
本发明一可选的实施例，根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标，包括：
将所述第一矩阵中的每个扫描线回波信号，在所述检测门限矩阵中查找对应的目标网格，若所述扫描线回波信号的值大于所述目标网格的值，则保留所述扫描线回波信号，否则，将所述扫描线回波信号置0；遍历所有扫描线回波信号，得到检测后的回波；
在检测后的回波中，将回波块确定为检测目标，所述回波块为检测后的所述回波中的连通区域。
其中，连通在一起的检测后的回波为一个回波块，为检测目标。
本发明一可选的实施例，还包括：
获取所述检测目标的位置和/或角度信息；
根据所述检测目标的位置和/或角度信息，获得检测目标的跟踪轨迹。
具体的，对所述检测目标的位置和/或角度信息进行跟踪滤波，获得跟踪轨迹，并把检测回波和跟踪的目标发送出去。
本发明的上述实施例通过对第一矩阵网格划分，计算效率高；能够过滤雨杂波，保留陆地回波。
如图4所示，本发明的实施例还提供一种雷达回波处理装置，包括：
采集模块，用于获取原始回波信号，对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵；
处理模块，用于根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵；根据所述检测门限矩阵对第一矩阵进行检测，获取检测目标。
具体的，本发明实施例提供的雷达回波处理装置，还包括雷达前端、发射控制模块、预处理模块、门限生成模块、检测模块、跟踪处理模块以及输出模块。
其中，对于天线一边旋转一边发射接收信号的雷达回波处理装置，发射控制模块用于控制雷达前端周期性发射雷达信号，雷达前端产生大功率信号通过天线辐射出去，再通过天线接收雷达回波，采集模块对雷达回波进行采集，获取原始回波信号。
所述第一矩阵分别进入门限生成模块和检测模块，门限生成模块用于生成门限检测矩阵；检测模块，用于根据所述检测门限矩阵对第一矩阵进行检测，获取检测目标。
可选的，对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵，包括：
按照一预设采样间隔对所述原始回波信号进行采样，得到多个扫描线回波信号；
将所述扫描线回波信号按顺序排列，获取第一矩阵，所述第一矩阵为回波矩阵。
可选的，根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵；
对所述第一矩阵每个网格内的回波信号进行统计计算，计算值填入第二矩阵的对应网格单元；
对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵；
根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵。
可选的，对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵，包括：
对所述第一矩阵，按照m个距离和n个方位单元进行网格划分，该矩阵每个网格大小为m*n，共有M*N个网格，得到所述第二矩阵。
可选的，对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行统计，计算值填入第二矩阵的对应网格单元，包括：
对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行功率平均和/或幅度平均值统计，填入第二矩阵相应单元。
可选的，对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵，包括：
对所述第二矩阵进行二维傅里叶变换，获取频谱矩阵；
对所述频谱矩阵进行滤波处理和逆傅里叶变换，获得变换后的矩阵；
对变换后的矩阵进行二值化处理，获取二值化矩阵；
对所述二值化矩阵进行连通域标记以及连通域面积统计，将连通域面积小于一预设筛选门限的连通域进行删除，得到第三矩阵。
可选的，根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
若所述第三矩阵中的目标网格的数值为0，则使用第一矩阵中的与所述目标网格相同位置的网格的数值，形成所述检测门限矩阵中的目标网格；
若所述第三矩阵中的目标网格不为0，使用该目标网格离雷达距离最近的一个网格中的数值，作为所述检测门限矩阵中的目标网格；
遍历所述第三矩阵中的所有网格，形成最终的检测门限矩阵。
可选的，根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标，包括：
将所述第一矩阵中的每个扫描线回波信号，在所述检测门限矩阵中查找对应的目标网格，若所述扫描线回波信号的值大于所述目标网格的值，则保留所述扫描线回波信号，否则，将所述扫描线回波信号置0；遍历所有扫描线回波信号，得到检测后的回波；
在检测后的回波中，将回波块确定为检测目标，所述回波块为检测后的所述回波中的连通区域。
可选的，雷达回波处理装置还包括：
跟踪处理模块，用于获取所述检测目标的位置和/或角度信息；
输出模块，用于根据所述检测目标的位置和/或角度信息，获得检测目标的跟踪轨迹。
需要说明的是，该装置是与上述图1所示方法的实施例对应的装置，上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。
此外，需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行，某些步骤可以并行或彼此独立地执行。对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置（包括处理器、存储介质等）或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。
因此，本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可 以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。还需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种雷达回波处理方法，其特征在于，包括：
获取雷达采集的原始回波信号；
对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵；
根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵；
根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标；
其中，根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵；
对所述第一矩阵每个网格内的回波信号进行统计计算，计算值填入第二矩阵的对应网格单元；
对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵；
根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵；
其中，根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
若所述第三矩阵中的目标网格的数值为0，则使用第一矩阵中的与所述目标网格相同位置的网格的数值，形成所述检测门限矩阵中的目标网格；
若所述第三矩阵中的目标网格不为0，使用该目标网格离雷达距离最近的一个网格中的数值，作为所述检测门限矩阵中的目标网格；
遍历所述第三矩阵中的所有网格，形成最终的检测门限矩阵。
2.根据权利要求1所述的雷达回波处理方法，其特征在于，对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵，包括：
按照一预设采样间隔对所述原始回波信号进行采样，得到多个扫描线回波信号；
将所述扫描线回波信号按顺序排列，获取第一矩阵，所述第一矩阵为回波矩阵。
3.根据权利要求1所述的雷达回波处理方法，其特征在于，对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵，包括：
对所述第一矩阵，按照m个距离和n个方位单元进行网格划分，该矩阵每个网格大小为m*n，共有M*N个网格，得到所述第二矩阵。
4.根据权利要求1所述的雷达回波处理方法，其特征在于，对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行统计，计算值填入第二矩阵的对应网格单元，包括：
对所述第一矩阵的每个网格内的回波信号进行功率平均和/或幅度平均值统计，填入第二矩阵相应单元。
5.根据权利要求1所述的雷达回波处理方法，其特征在于，对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵，包括：
对所述第二矩阵进行二维傅里叶变换，获取频谱矩阵；
对所述频谱矩阵进行滤波处理和逆傅里叶变换，获得变换后的矩阵；
对变换后的矩阵进行二值化处理，获取二值化矩阵；
对所述二值化矩阵进行连通域标记以及连通域面积统计，将连通域面积小于一预设筛选门限的连通域进行删除，得到第三矩阵。
6.根据权利要求1所述的雷达回波处理方法，其特征在于，根据所述检测门限矩阵对所述第一矩阵进行检测，获取检测目标，包括：
将所述第一矩阵中的每个扫描线回波信号，在所述检测门限矩阵中查找对应的目标网格，若所述扫描线回波信号的值大于所述目标网格的值，则保留所述扫描线回波信号，否则，将所述扫描线回波信号置0；遍历所有扫描线回波信号，得到检测后的回波；
在检测后的回波中，将回波块确定为检测目标，所述回波块为检测后的所述回波中的连通区域。
7.根据权利要求1所述的雷达回波处理方法，其特征在于，还包括：
获取所述检测目标的位置和/或角度信息；
根据所述检测目标的位置和/或角度信息，获得检测目标的跟踪轨迹。
8.一种雷达回波处理装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于获取原始回波信号，对所述原始回波信号进行处理，获取第一矩阵；
处理模块，用于根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵；根据所述检测门限矩阵对第一矩阵进行检测，获取检测目标；
其中，根据所述第一矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
对所述第一矩阵进行网格划分，得到第二矩阵；
对所述第一矩阵每个网格内的回波信号进行统计计算，计算值填入第二矩阵的对应网格单元；
对所述第二矩阵依次进行频域滤波和连通域筛选处理，得到第三矩阵；
根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵；
其中，根据所述第一矩阵和第三矩阵，生成检测门限矩阵，包括：
若所述第三矩阵中的目标网格的数值为0，则使用第一矩阵中的与所述目标网格相同位置的网格的数值，形成所述检测门限矩阵中的目标网格；
若所述第三矩阵中的目标网格不为0，使用该目标网格离雷达距离最近的一个网格中的数值，作为所述检测门限矩阵中的目标网格；
遍历所述第三矩阵中的所有网格，形成最终的检测门限矩阵。
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