一种波束交错投影与多假设抛物线Hough变换的滑跃式目标检测方法技术

本发明专利技术公开了一种波束交错投影与多假设抛物线Hough变换的滑跃式目标检测方法，首先将雷达俯仰波束分成交错叠加的波束簇，每个波束簇对应一个处理通道，在每个处理通道内分别利用多速度假设的抛物线Hough变换实现滑跃式机动目标信号能量按轨迹非相参积累，然后提取所有波束簇处理通道中信号能量积累最大的通道作为目标所在通道，并对该通道多假设抛物线模型检测出来的量测进行加权融合作为最终的检测结果。本发明专利技术通过多波束交错投影，降低了杂波密度，提高了检测概率，同时多假设抛物线Hough变换TBD技术与普通抛物线Hough变换相比，参数空间由5维变为2维，极大降低了计算量和复杂度，适合工程应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，首先将雷达俯仰波束分成交错叠加的波束簇，每个波束簇对应一个处理通道，在每个处理通道内分别利用多速度假设的抛物线Hough变换实现滑跃式机动目标信号能量按轨迹非相参积累，然后提取所有波束簇处理通道中信号能量积累最大的通道作为目标所在通道，并对该通道多假设抛物线模型检测出来的量测进行加权融合作为最终的检测结果。本专利技术通过多波束交错投影，降低了杂波密度，提高了检测概率，同时多假设抛物线Hough变换TBD技术与普通抛物线Hough变换相比，参数空间由5维变为2维，极大降低了计算量和复杂度，适合工程应用。【专利说明】 一、
本专利技术隶属于雷达目标跟踪领域，适用于解决临近空间高超声速滑跃式机动目标的信号积累检测问题。 二、
技术介绍
临近空间是指距海平面20?10km的空域，临近空间高超声速飞行器具有速度快、机动性好、隐身性强等特点，可在两小时内对全球任一目标进行快速精确打击，例如美国的X-51飞行器等。临近空间高超声速飞行器通常采用经典的Sanger弹道或其衍生弹道，该类弹道的主要特点是飞行器在临近空间内“打水漂”似的上下跳跃式飞行，基本原理为:I)离地球近的空间空气密度大，高速飞行器会得到很大升力，从而使其具有很大的向上加速度，像打水漂一样被“弹出”空气稠密的大气层；2)飞行器远离地球表面后空间空气密度低，升力忽略不计，飞行器受重力作用将作抛物线运动再次进入大气层；3)发动机间歇性的加力来克服空气阻力的影响，从而反复冲压、滑跃，完成了省能量、射程远的效果。 临近空间高超声速目标通常具有一定的隐身性，从而使得地基雷达面临着隐身机动目标的检测跟踪问题。而现有的机动目标跟踪技术基本上是针对高信噪比情况的，很少涉及隐身机动目标的跟踪，不能满足临近空间滑越式机动隐身目标的跟踪需要。临近空间目标飞行速度快、机动性强，很大程度上限制了雷达相参积累的时间，因而，采用非相参积累是有效途径之一，基于Hough变换的TBD技术是常用非相参积累方法，它的基本原理是通过Hough变换，将数据空间的一个点变换为参数空间的一条直线，通过判断参数空间的多条直线是否相交于一点，来判断它们在数据空间是否位于一条直线轨迹上，从而实现对隐身目标的积累检测。传统的Hough变换主要适用于二维平面上的直线运动目标的信号积累检测，而临近空间目标是三维空间的滑跃式机动目标，使得雷达面临着三维空间的“隐身+高机动”目标积累检测难题，传统的Hough变换方法还不能适应临近空间高超声速高机动目标的积累检测要求。 三、
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题就是，针对临近空间高超声速目标滑跃段机动轨迹类似于抛物线的特点，提供一种临近空间滑跃式机动目标的多假设抛物线Hough变换积累检测方法。 本专利技术解决所述技术问题，采用技术方案步骤如下: 1.，其特征在于包括以下步骤: (I)将雷达的俯仰波束划分成多个相邻波束组成的相互交叠的波束簇，每个波束簇对应一个处理通道。 (2)每个波束簇处理通道内，雷达探测的量测进行如下处理: a)对波束簇探测到的三维量测进行预处理，舍弃信号能量低于某一较低门限的量测，剩下的三维量测分别垂直投影到地平面，得到水平面内的二维伪量测； b)将得到的二维伪量测进行直线Hough变换，检测出伪量测空间的直线，并根据该直线得到该直线所在垂直平面内的三维空间的量测集； c)将形成的三维量测坐标转换到以第b)步中检测出的直线为X轴，[Z1,...,ZJ量测中任一点为坐标原点、竖直方向为Z轴的x-y-z直角坐标系，得到新的量测集[Z’^.mZ’J ； d)选取临近空间高超声速目标滑跃段中最高点水平方向的多个假设速度V1,V2，...，Vi，在第C)步得到的量测集为参数的抛物线Hough变换，在抛物线顶点坐标的二维参数空间里进行信号能量积累，找出积累能量值最高值，并找出该最大值对应的量测集作为该通道的检测结果； (3)在所有波束簇对应的处理通道中找出经过多假设抛物线Hough变换得到的信号能量最大的那个通道，认为该通道是目标存在的通道； (4)对目标所在波束簇对应的通道内多个假设Hough变换检测出来的量测进行加权融合检测，融合量测作为最终检测出的目标量测。 具体的，所述步骤(2)中的d)具体为: I)根据量测集所有量测点在x-z平面内分布的最大范围，将x-z坐标平面划分成边长为Ar的NXM个正方形单元格，各正方形单元格的中心X坐标分别为B(i)，i = 1,2, 3，...，化2坐标分别为(:0.)，」=1,2, 3，...，M，定义一个元素初始化全为O的NXM矩阵A(i，j)，i = 1,2, 3,..., N, j = 1,2, 3，...，M，用于存放参数空间的能量积累值； 2)选取临近空间高超声速目标多个假设速度V1, V2，...，Vi,构造多个假设通道的并行处理，每一个假设通道的处理过程如下(以目标假设速度Vi为例): al)令顶点坐标 = ，C (j)],使i从I到N变化,j从I到M变化,将量测集逐一带入下式 【权利要求】1.，其特征在于包括以下步骤: (1)将雷达的俯仰波束划分成多个相邻波束组成的相互交叠的波束簇，每个波束簇对应一个处理通道。 (2)每个波束簇处理通道内，雷达探测的量测进行如下处理: a)对波束簇探测到的三维量测进行预处理，舍弃信号能量低于某一较低门限的量测，剩下的三维量测分别垂直投影到地平面，得到水平面内的二维伪量测； b)将得到的二维伪量测进行直线Hough变换，检测出伪量测空间的直线，并根据该直线得到该直线所在垂直平面内的三维空间的量测集； c)将形成的三维量测坐标转换到以第b)步中检测出的直线为X轴，为参数的抛物线Hough变换，在抛物线顶点坐标的二维参数空间里进行信号能量积累，找出积累能量值最高值，并找出该最大值对应的量测集作为该通道的检测结果； (3)在所有波束簇对应的处理通道中找出经过多假设抛物线Hough变换得到的信号能量最大的那个通道，认为该通道是目标存在的通道； (4)对目标所在波束簇对应的通道内多个假设Hough变换检测出来的量测进行加权融合检测，融合量测作为最终检测出的目标量测。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤(2)中的d)具体为: 1)根据量测集所有量测点在x-z平面内分布的最大范围，将x-z坐标平面划分成边长为Λ r的NXM个正方形单元格，各正方形单元格的中心X坐标分别为B (i)，i=I, 2, 3,..., N, z坐标分别为C (j)，j = 1，2，3，...，M，定义一个元素初始化全为O的NXM矩阵A(i，j)，i = I, 2, 3,..., N, j = 1,2, 3，...，M，用于存放参数空间的能量积累值; 2)选取临近空间高超声速目标多个假设速度V1,V2，...，Vi,构造多个假设通道的并行处理，每一个假设通道的处理过程如下(以目标假设速度Vi为例): al)令顶点坐标 = ，C (j)]，使i从I到N变化，j从I到M变化，将量测集逐一带入下式zp-(zi+ (χρ -.%)2) < Ar 其中，Vi表示假定的目标速度(为常量)，g表示重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波束交错投影与多假设抛物线Hough变换的滑跃式目标检测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将雷达的俯仰波束划分成多个相邻波束组成的相互交叠的波束簇，每个波束簇对应一个处理通道。(2)每个波束簇处理通道内，雷达探测的量测进行如下处理：a)对波束簇探测到的三维量测进行预处理，舍弃信号能量低于某一较低门限的量测，剩下的三维量测分别垂直投影到地平面，得到水平面内的二维伪量测；b)将得到的二维伪量测进行直线Hough变换，检测出伪量测空间的直线，并根据该直线得到该直线所在垂直平面内的三维空间的量测集[Z1,...,Zn]；c)将形成的三维量测[Z1,...,Zn]坐标转换到以第b)步中检测出的直线为x轴，[Z1,...,Zn]量测中任一点为坐标原点、竖直方向为z轴的x‑y‑z直角坐标系，得到新的量测集[Z'1,...,Z'n]；d)选取临近空间高超声速目标滑跃段中最高点水平方向的多个假设速度V1，V2,...,Vi，在第c)步得到的量测集[Z'1,...,Z'n]中各个量测的x、z坐标进行多个假设通道的并行处理，每个通道分别以临近空间高超声速目标某一速度假设Vi和重力加速度g为抛物线已知量、抛物线顶点坐标[xP,zP]为参数的抛物线Hough变换，在抛物线顶点坐标的二维参数空间里进行信号能量积累，找出积累能量值最高值，并找出该最大值对应的量测集[Z″1,...,Z″n]作为该通道的检测结果；(3)在所有波束簇对应的处理通道中找出经过多假设抛物线Hough变换得到的信号能量最大的那个通道，认为该通道是目标存在的通道；(4)对目标所在波束簇对应的通道内多个假设Hough变换检测出来的量测进行加权融合检测，融合量测作为最终检测出的目标量测。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王国宏，吴巍，于洪波，孙殿星，谭顺成，张翔宇，姜辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：山东;37