本發(fā)明涉及連續(xù)波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)具有距離分辨率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕和良好的低截獲概率特性，目前已廣泛應(yīng)用于智能監(jiān)控領(lǐng)域。線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)在無(wú)人值守場(chǎng)合或無(wú)人禁區(qū)的智能監(jiān)控系統(tǒng)中具有至關(guān)重要的意義，直接決定監(jiān)控系統(tǒng)的安全性能。

為了保證雷達(dá)的低截獲概率，線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)在方位向的積累點(diǎn)數(shù)一般較多。特別是在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)功率偏低，并且對(duì)方位多普勒的分辨率要求較高，方位向的積累點(diǎn)數(shù)較一般的檢測(cè)系統(tǒng)更多。由于線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)具有較低的重頻，如果采用大點(diǎn)數(shù)的方位向相參積累會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)目標(biāo)的方位譜出現(xiàn)嚴(yán)重的譜散效應(yīng)，導(dǎo)致雷達(dá)的低截獲性能降低。

在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，除了對(duì)雷達(dá)的低截獲性能要求較高外，對(duì)雷達(dá)的防誤報(bào)也有很高的要求。而目前應(yīng)用于智能監(jiān)控系統(tǒng)中的檢測(cè)雷達(dá)一般都采用固定的目標(biāo)檢測(cè)門(mén)限，這很難保證雷達(dá)的防誤報(bào)能力，同時(shí)也在一定程度上限制了雷達(dá)的低截獲性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法。

本發(fā)明提供的無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法，包括:

對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行AD采樣,所述回波信號(hào)為檢測(cè)雷達(dá)發(fā)射的檢測(cè)波信號(hào)到達(dá)目標(biāo)后反射回來(lái)的信號(hào)；

對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行距離向的傅里葉變換，得到單個(gè)重頻的一維距離像；

對(duì)多個(gè)重頻的一維距離像進(jìn)行MTI濾波處理；

對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行非相參積累，得到回波的非相參積累結(jié)果；

對(duì)回波信號(hào)的非相參積累結(jié)果進(jìn)行恒虛警檢測(cè)，判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在目標(biāo)。

如上所述的方法，在對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行距離向的傅里葉變換之后，得到一維距離像，其采樣信號(hào)函數(shù)為：

其中，為信號(hào)回波強(qiáng)度，為距離多普勒頻率,為信號(hào)的距離譜。

如上所述的方法，其中，所述對(duì)多個(gè)重頻的一維距離像進(jìn)行MTI濾波處理，具體可以包括：

采用雙延遲線對(duì)消器對(duì)多個(gè)重頻的一維距離像進(jìn)行MTI濾波處理，

輸入為，系統(tǒng)函數(shù)為，輸出為。在附圖2所示的結(jié)構(gòu)圖中，單位沖激響應(yīng)為：

；

的傅里葉變換為：

；

雙延遲線對(duì)消器的功率增益為：

。

如上所述的方法，其中，所述對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行非相參積累，具體可以包括：

將濾波數(shù)據(jù)在方位向進(jìn)行非相參積累，積累方法為：

；

其中，N為非相參積累重頻數(shù)。

優(yōu)選地，如上所述的方法，所述對(duì)回波信號(hào)的非相參積累結(jié)果進(jìn)行恒虛警檢測(cè)，判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在目標(biāo)，具體可以包括：

恒虛警檢測(cè)采用TOS-CFAR算法，判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)的條件為，

;

判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)不存在目標(biāo)車(chē)輛的條件為，

；

其中，，為檢測(cè)最大距離單元，、、、滿(mǎn)足，。

本發(fā)明提供的無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法包括：對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行AD采樣,所述回波信號(hào)為檢測(cè)雷達(dá)發(fā)射的檢測(cè)波信號(hào)到達(dá)目標(biāo)后反射回來(lái)的信號(hào)；對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行距離向的傅里葉變換，得到單個(gè)重頻的一維距離像；對(duì)多個(gè)重頻的一維距離像進(jìn)行MTI濾波處理；對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行非相參積累，得到回波的非相參積累結(jié)果；對(duì)回波信號(hào)的非相參積累結(jié)果進(jìn)行恒虛警檢測(cè)，判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在目標(biāo)。本發(fā)明提供的無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法，通過(guò)采用雙延遲線對(duì)消器，有效提高了對(duì)零頻雜波的抑制能力；通過(guò)采用方位向的非相參積累，有效地避免了方位向的譜散效應(yīng)；另外，還可以通過(guò)增加MTI濾波點(diǎn)數(shù)和非相參積累點(diǎn)數(shù)進(jìn)一步提高方位多普勒的零頻分辨率和信雜比。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的雙延遲線對(duì)消器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的TOS-CFAR算法結(jié)構(gòu)圖；

圖4為應(yīng)用距離向和方位向傅里葉變換得到的目標(biāo)二維頻譜；

圖5為應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的目標(biāo)距離維頻譜。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的方法基于寬帶線性調(diào)頻連續(xù)波原理，應(yīng)用于無(wú)人區(qū)域的目標(biāo)檢測(cè)，可以提高智能監(jiān)控系統(tǒng)的安全性能。

圖1為本發(fā)明提供的無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法的流程圖。如圖1所示，無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法具體可以包括以下內(nèi)容。

S101、對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行AD采樣，回波信號(hào)為檢測(cè)雷達(dá)發(fā)射的檢測(cè)波信號(hào)到達(dá)目標(biāo)后反射回來(lái)的信號(hào)。

所述的AD采樣，是利用合適的AD芯片，將天線接收的雷達(dá)回波從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

S102、對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行距離向傅里葉變換，得到單個(gè)重頻的一維距離像。

在對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行距離向的傅里葉變換之后，得到一維距離像，其采樣信號(hào)函數(shù)為：

其中，為信號(hào)回波強(qiáng)度，為距離多普勒頻率,為信號(hào)的距離譜。

S103、對(duì)多個(gè)重頻的一維距離像進(jìn)行MTI濾波處理。

所述的MTI濾波是通過(guò)時(shí)域?yàn)V波抑制零頻的靜止雜波的技術(shù)。它采用延遲線對(duì)消器(DLC)實(shí)現(xiàn)。

單延遲線對(duì)消器的功率增益為，

；

雙延遲線對(duì)消器的功率增益為，

；

可見(jiàn)，單延遲線對(duì)消器對(duì)目標(biāo)回波與雜波抑制比的改善是有限的，如果將兩個(gè)單延遲線濾波器串聯(lián)，即雙延遲對(duì)消器可以增大延遲線對(duì)消器的功率增益，得到更好的濾波效果。

本實(shí)施例中對(duì)多個(gè)重頻的一維距離像進(jìn)行MTI濾波處理，具體包括：

采用雙延遲線對(duì)消器對(duì)多個(gè)重頻的一維距離像進(jìn)行MTI濾波處理，圖2為本發(fā)明提供的雙延遲線對(duì)消器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，輸入為，系統(tǒng)函數(shù)為，輸出為，單位沖激響應(yīng)為：

；

的傅里葉變換為：

；

雙延遲線對(duì)消器的功率增益為：

。

S104、對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行非相參積累，得到回波信號(hào)的非相參積累結(jié)果。

所述的非相參積累是對(duì)MTI濾波后的一維距離像數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向的非相參積累，避免目標(biāo)回波在方位向的譜散效應(yīng)，同時(shí)提高回波信號(hào)的信雜比，積累方法如下：

；

其中，N為非相參積累重頻數(shù)。

為了保證雷達(dá)的低截獲概率，線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)在方位向的積累點(diǎn)數(shù)一般較多。特別是在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)功率偏低，并且對(duì)方位多普勒的分辨率要求較高，方位向的積累點(diǎn)數(shù)較一般的檢測(cè)系統(tǒng)更多。由于線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)具有較低的重頻，如果采用大點(diǎn)數(shù)的方位向相參積累會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)目標(biāo)的方位譜出現(xiàn)嚴(yán)重的譜散效應(yīng)，導(dǎo)致雷達(dá)的低截獲性能降低。而方位向的非相參積累是對(duì)一維距離像的直接累加，不存在譜散問(wèn)題，因此可以放心采用大點(diǎn)數(shù)的方位向積累，從而提高雷達(dá)的低截獲性能。

S105、對(duì)回波信號(hào)的非相參積累結(jié)果進(jìn)行恒虛警檢測(cè)，判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在目標(biāo)。

所述的恒虛警檢測(cè)是一個(gè)提供檢測(cè)閥值的數(shù)字信號(hào)處理算法，即提供一個(gè)可以避免受噪聲、背景雜波和干擾變化影響的檢測(cè)閥值，使目標(biāo)檢測(cè)具有恒定的虛警概率。當(dāng)檢測(cè)區(qū)域存在復(fù)雜的背景時(shí)，需要采用一種較為靈活的TOS-CFAR算法來(lái)進(jìn)一步提升雷達(dá)的低截獲性能。圖3為本發(fā)明提供的TOS-CFAR算法結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，y為檢測(cè)單元，為參考單元采樣值，為檢測(cè)單元采樣值，為小于1的系數(shù)，和為常數(shù)，是一個(gè)門(mén)限值，我們把參考單元分為和兩部分，為和中存儲(chǔ)的參考單元采樣值，為排序后的參考單元采樣值的選擇位置。根據(jù)不同的區(qū)域背景特點(diǎn)靈活設(shè)置、、、等參數(shù)的值，可以在各種區(qū)域背景下取得最優(yōu)的目標(biāo)檢測(cè)效果，從而降低了虛警誤報(bào)的概率，同時(shí)進(jìn)一步提升了雷達(dá)的低截獲性能。

判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)的條件為，

;

判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)不存在目標(biāo)車(chē)輛的條件為，

；

其中，，為檢測(cè)最大距離單元，、、、滿(mǎn)足，。

圖4為應(yīng)用距離向和方位向傅里葉變換得到的目標(biāo)二維頻譜，圖5為應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的目標(biāo)距離維頻譜。圖4和圖5是對(duì)雷達(dá)實(shí)錄數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。圖4是采用方位向相參積累后的二維頻譜，該方法采用256點(diǎn)的方位向傅里葉變換?？梢?jiàn)，目標(biāo)在方位向的譜散效應(yīng)非常嚴(yán)重，導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)信雜比造成不良影響。圖5是采用方位向非相參積累后的距離向頻譜，可見(jiàn)，本發(fā)明完全避免了譜散效應(yīng)，并且提高了目標(biāo)的信雜比，有利于提高雷達(dá)的低截獲性能。

綜上所述，本發(fā)明提供的無(wú)人區(qū)域目標(biāo)檢測(cè)方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一、本發(fā)明采用雙延遲線對(duì)消器，有效提高了對(duì)零頻雜波的抑制能力；

二、本發(fā)明采用方位向的非相參積累，有效地避免了方位向的譜散效應(yīng)，提高了目標(biāo)的信雜比，有利于提高雷達(dá)的低截獲性能；同時(shí)，在系統(tǒng)允許的情況下，還可以通過(guò)增加MTI濾波點(diǎn)數(shù)和非相參積累點(diǎn)數(shù)來(lái)進(jìn)一步提高方位多普勒的零頻分辨率和信雜比；

三、本發(fā)明在恒虛警檢測(cè)中采用TOS-CFAR算法，可以根據(jù)不同的區(qū)域背景特點(diǎn)靈活設(shè)置、、、等參數(shù)的值，可以在各種區(qū)域背景下取得最優(yōu)的目標(biāo)檢測(cè)效果，有效降低了虛警誤報(bào)的概率，同時(shí)進(jìn)一步提升了雷達(dá)的低截獲性能。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。