周界安防雷达横向穿越目标检测方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种周界安防雷达横向穿越目标检测方法、系统、介质及设备，属于雷达检测技术领域，用于解决目前周界安防雷达无法对横向穿越目标进行有效检测的技术问题，此方法包括步骤：1)获取当前相干处理间隔内各个阵元的角度‑多普勒矩阵；2)根据角度‑多普勒矩阵，推算出目标的径向速度估计值以及目标角度估计值；3)根据目标的径向速度估计值以及目标角度估计值，构造虚拟阵列；4)对虚拟阵列进行目标检测。本发明专利技术具有对横向穿越目标进行有效精准检测、同时能够对植被杂波进行有效抑制等优点。

【技术实现步骤摘要】
周界安防雷达横向穿越目标检测方法、系统、介质及设备
本专利技术主要涉及雷达检测
，具体涉及一种周界安防雷达横向穿越目标检测方法、系统、介质及设备。
技术介绍
安防雷达是国内外安防领域的一个热点研究方向。随着科技不断进步，不法分子手段的不断提升，传统的安防手段在周界区域安防领域显现出了诸多弊端，无法提供坚实的保障，如：主动红外探测器无法区分小动物和飘落树叶等虚假目标，而且无法实现面的监控，不适合整体空间布防类型；被动红外探测器只能识别与周围有温差的目标，当附近环境温度上升时，环境温度与人体温度接近时，探测器的识别概率会下降，甚至出现短暂的失灵；泄露电缆/振动电缆容易被越过，而且维护成本较高；视频监控的监控效果受风、雨、雪、雾天气影响大，受光线限制大，无法实现全天时全天候工作，而且无法识别伪装目标。概括来说就是不适合大面积布防、且成本高、监测效果受环境影响严重。基于传统安防方案在周界区域安防领域的种种缺陷，毫米波雷达在周界区域安防领域的应用得到了广泛关注。安防毫米波雷达以其探测距离远、覆盖面积大、无视雨雪环境影响、无视光线影响、全天候工作、抗干扰能力强、实时提供目标方位属性信息、架设简单、维护成本低等优点，在周界/区域安防中显示出了巨大的优势。像油库、监狱、机场等需构建周界/区域安防的重要场所，每出现一次安防事故都会带来巨大的影响。这些场景中，最难解决的就是横向穿越目标检测，而周界应用中却又对横向穿越目标最感兴趣。具体地，雷达周界安全防护系统可在周界内外形成立体感应空间，实时监测可疑入侵目标的距离、角度和速度，具备动态目标跟踪及路径显示功能，从而能更精确的引导安保人员出警，大大提高了监视人员的工作效率。周界安防典型的应用场景包括机场、港口、住宅小区、车站、炼油厂及管道、监狱以及住宅小区等，在需要防护的区域外围形成包围，应用场景如图1所示。应用区域典型特征为有高墙、临近建筑物，以及有铁丝网，周界雷达监控区域一般较为干净，地面无太大的树，只有一些低矮的植物，以及一些小草，但依然会影响雷达的虚警概率，形成误报警。由于应用场景特殊性，监控区域为一个长条性的窄区域，而目标横穿该区域的可能性较大，再加上横穿典型值仅为3米左右，所以需要对其进行快速响应。典型周界雷达的环境如图2所示。为了避免出现过多虚警，一般目标检测门限将不可设置太低，但这将形成一个严重问题，也就是对于横穿目标检测概率将大幅下降。这是因为，在雷达信号处理中，为了抑制强的地杂波，目标检测采用动目标检测方法，但是动目标检测会大幅下降横穿目标的回波信噪比，从而形成漏检。从周界雷达的应用场景来看，其最重要的目标即为横向穿越目标，目标快速穿越边界，需要雷达能够稳定检测。另外，由于受成本限制，阵列天线尺寸一般不大，如常用的为1发2收或者1发4收，也即接收端仅有2个或者4个阵元，受接收口径限制使得目标对于横向穿越的人物目标无法进行有效探测，也无法对人物目标和植被目标进行有效区分。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种对横向穿越目标进行有效稳定检测及精确感知的周界安防雷达横向穿越目标检测方法、系统、介质及设备。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种周界安防雷达横向穿越目标检测方法，包括步骤：1)获取当前相干处理间隔内各个阵元的角度-多普勒矩阵；2)根据角度-多普勒矩阵，推算出目标的径向速度估计值以及目标角度估计值3)根据目标的径向速度估计值以及目标角度估计值构造虚拟阵列；4)对虚拟阵列进行目标检测。优选地，步骤3)的具体过程为：3.1)根据目标的径向速度估计值以及目标角度估计值反推目标的横穿速度3.2)基于目标的横穿速度计算不同相干处理间隔之间的相对运动距离估计值其中TCPI为相干处理间隔周期；3.3)计算M个相干处理间隔的角度-多普勒矩阵，基于相对运动距离估计值构造虚拟阵列。优选地，步骤1)的具体过程为：1.1)采用动目标显示方法或动目标检测方法对回波信号进行地面强杂波对消；1.2)将对消后的回波信号进行处理，得到角度-多普勒矩阵。优选地，在步骤2)中，采用低门限的恒虚警概率检测方法对角度-多普勒矩阵进行检测，得到目标的径向速度估计值优选地，步骤4)的具体过程为：4.1)对虚拟阵列进行恒虚警概率检测，得到目标的速度和距离；4.2)进行目标角度估计。优选地，在步骤4.2)中，通过基于数字波束形成的角度估计方法，得到目标角度估计值。优选地，在步骤4)之后，将目标信息进行跟踪滤波和航迹管理后，再进行显示。本专利技术还公开了一种周界安防雷达横向穿越目标检测系统，包括：获取模块，用于获取当前相干处理间隔内各个阵元的角度-多普勒矩阵；推算模块，用于根据角度-多普勒矩阵，推算出目标的径向速度估计值以及目标角度估计值构造模块，用于根据目标的径向速度估计值以及目标角度估计值构造虚拟阵列；检测模块，用于对虚拟阵列进行目标检测。本专利技术进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的周界安防雷达横向穿越目标检测方法的步骤。本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的周界安防雷达横向穿越目标检测方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过目标和雷达之间的相对运动，将多个相干处理周期(CPI)的回波数据合成一个大孔径的虚拟阵列，再基于此虚拟阵列进行处理(目标检测及角度估计)，可显著提升阵列尺寸、提升横穿弱目标的信噪比、提高角度估计精度以及改善角度分辨率，可实现周界安防毫米波雷达对横向穿越目标的有效稳定检测及精确感知，为后续的目标跟踪和识别提供了更多的知识辅助，同时能够对植被杂波进行有效抑制。本专利技术针对疑似目标，假定此目标是实际存在的，通过合成虚拟孔径，在通过对构造的虚拟孔径处理来判断目标是否真实存在；鉴于人运动的连续性，阵列输出增益极高，而植被随风摆动时具有很大随机性和反复性，合成增益较低，可以抑制植被杂波，进而有效探测人横穿周界能力。附图说明图1为周界雷达应用场景图。图2为典型周界雷达环境示意图。图3为经典FMCW发射序列图。图4为毫米波雷达的工作流程图。图5为距离-多普勒矩阵获取方法示意图。图6为目标横穿时的多普勒谱图。图7为目标横穿时的MTI滤波器曲线图。图8为目标横穿示意图。图9为等效为雷达运动的示意图。图10为多个CPI形成虚拟阵列的示意图。图11为本专利技术的方法在实施例的流程图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。现先就毫米波雷达的工作原理进行说明：毫米波雷达发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种周界安防雷达横向穿越目标检测方法，其特征在于，包括步骤：/n1)获取当前相干处理间隔内各个阵元的角度-多普勒矩阵；/n2)根据角度-多普勒矩阵，推算出目标的径向速度估计值

【技术特征摘要】
1.一种周界安防雷达横向穿越目标检测方法，其特征在于，包括步骤：
1)获取当前相干处理间隔内各个阵元的角度-多普勒矩阵；
2)根据角度-多普勒矩阵，推算出目标的径向速度估计值以及目标角度估计值
3)根据目标的径向速度估计值以及目标角度估计值构造虚拟阵列；
4)对虚拟阵列进行目标检测。


2.根据权利要求1所述的周界安防雷达横向穿越目标检测方法，其特征在于，步骤3)的具体过程为：
3.1)根据目标的径向速度估计值以及目标角度估计值反推目标的横穿速度
3.2)基于目标的横穿速度计算不同相干处理间隔之间的相对运动距离估计值其中TCPI为相干处理间隔周期；
3.3)计算M个相干处理间隔的角度-多普勒矩阵，基于相对运动距离估计值构造虚拟阵列。


3.根据权利要求1所述的周界安防雷达横向穿越目标检测方法，其特征在于，步骤1)的具体过程为：
1.1)采用动目标显示方法或动目标检测方法对回波信号进行地面强杂波对消；
1.2)将对消后的回波信号进行处理，得到角度-多普勒矩阵。


4.根据权利要求1或2或3所述的周界安防雷达横向穿越目标检测方法，其特征在于，在步骤2)中，采用低门限的恒虚警概率检测方法对角度-多普勒矩阵进行检测，得到目标的径向速度估计值


5.根据权利要求1或2或3所述的周界安防雷达横向穿越目标检测方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，刘硕，王平，何宁宇，谭梦瑶，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51