一种毫米波雷达图像的高压线检测方法技术

本发明专利技术提供了一种毫米波雷达图像的高压线检测方法，所述方法包括如下步骤：S1：获得目标测点；S2：迭代凝聚；S3：剔除杂波区数据；S4：划分高压塔点和高压线点；S5：将凝聚点坐标转换；S6：基于Hough变换，提取直线作为候选高压线；S7：设定候选高压线的特征段；S8：根据Bragg效应特征提取多条疑似高压线；S9：关联多条疑似高压线识别高压线；S10：将重叠部分的高压线合并，得到最终的高压线检测结果。该方法针对高分辨率毫米波雷达图像的高压线识别问题，综合利用高压线特有的Bragg效应特征，降低了对高压塔检测的依赖程度，高压线提取准确率高，而且能够检测和辨识同一组高压塔分布中的多条高压线，可以应用于毫米波雷达防撞领域中。可以应用于毫米波雷达防撞领域中。可以应用于毫米波雷达防撞领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波雷达图像的高压线检测方法


[0001]本专利技术属于毫米波雷达
，具体涉及一种毫米波雷达图像的高压线检测方法。

技术介绍

[0002]直升机/大中型无人机长期运行在山区、森林、城市等，其飞行途中面临着高压线等低空障碍物和复杂地形，严重威胁着直升机/大中型无人机的飞行安全。据统计，因恶劣气象、低能见度等因素，造成直升机撞地、撞击低空障碍物等事故占直升机全部飞行事故的60％以上。为了满足直升机/大中型无人机在复杂气象和地形环境下执行任务的安全飞行需求，毫米波雷达已成为直升机/大中型无人机探测复杂地形、有效规避高压线等低空障碍物的重要传感器。随着毫米波雷达的距离分辨率越来越高，甚至可以达到厘米级，突破高分辨率毫米波雷达图像的高压线检测方法，有助于提升直升机/大中型无人机的低空飞行和安全避障能力。
[0003]但是，现有技术中多的毫米波雷达的探测方法具有分辨率低，对于高压塔分布的多层高压线，仅能检测出一条、当高压塔/线点检测缺失或者目标检测虚警较多时，会出现高压线提取不出或者高压线走向判断错误的情况。
[0004]因此，需要提供一种能解决现有技术中的毫米波雷达在高压线检测上的应用问题的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述问题，提出了一种高分辨率毫米波雷达图像的高压线检测方法，以提升直升机/大中型无人机的低空飞行和安全避障能力。
[0006]本专利技术的目的在于，提供一种毫米波雷达图像的高压线检测方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]S1：将一个天线扫描周期内的雷达回波进行恒虚警(CFAR)检测，获得目标测点；
[0008]S2：对目标点进行迭代凝聚；
[0009]S3：剔除杂波区数据；
[0010]S4：划分高压塔点和高压线点；
[0011]S5：将凝聚点坐标转换为以雷达为原点的三维直角坐标系中的坐标；
[0012]S6：基于Hough变换(霍夫变换)，提取直线作为候选高压线；、
[0013]S7：设定候选高压线的特征段；
[0014]S8：根据Bragg效应(布拉格效应)特征提取多条疑似高压线；
[0015]S9：关联多条疑似高压线识别高压线；
[0016]S10：将重叠部分的高压线合并，得到最终的高压线检测结果。
[0017]本专利技术所提供的毫米波雷达图像的高压线检测方法，还具有这样的特征，所述S2中按照距离和方位的阈值进行迭代凝聚以去除S1中获得目标测点中的虚警。
[0018]本专利技术所提供的毫米波雷达图像的高压线检测方法，还具有这样的特征，所述S3中根据杂波区径向距离和方位阈值去除杂波区数据。
[0019]本专利技术所提供的毫米波雷达图像的高压线检测方法，还具有这样的特征，所述S4包括如下步骤：
[0020]S4.1：设定高压塔点的径向距离门限范围和方位门限范围，所述高压塔点的径向距离门限小于杂波区径向距离阈值，高压塔点的方位门限小于杂波区的方位阈值；
[0021]S4.2：在经过S3剔除杂波区数据后的剩余数据中选取候选高压塔点，所述候选高压塔点的距离向长度和方向位长度均在S4.1设定的范围内，其余点为候选高压线点。
[0022]本专利技术所提供的毫米波雷达图像的高压线检测方法，还具有这样的特征，所述S7中，记当前雷达波的入射角为α，在候选高压线选取入射角范围为α
down
≤α≤α
up
的直线段，作为候选高压线的特征段。
[0023]本专利技术所提供的毫米波雷达图像的高压线检测方法，还具有这样的特征，所述S8包括如下步骤：
[0024]S8.1：从雷达回波中提取候选高压线特征段的角度
‑
功率关系曲线，基于当前雷达波的入射角α，搜索最大功率峰值角度，记为β；
[0025]S8.2：在入射角范围[α
down
,β)内依次搜索最大峰值点，记其入射角为α
d1
，功率为P
d1
，Δα1＝β
‑
α
d1
[0026]S8.3：设定对称峰值点搜索的入射角范围为δ和功率判定门限P
thres
，从入射角范围[β+Δα1‑
δ/2,β+Δα1+δ/2]搜索最大峰值点，其中，
[0027]β+Δα1+δ/2≤α
up
，如果搜索到最大峰值点，其入射角记为α
u1
，且其功率P
u1
满足约束|P
u1
‑
P
d1
|≤P
thres
，计算识别置信度ρ：
[0028][0029]S8.4：如果ρ>0.8，则认为该条候选高压线存在Bragg效应，识别为疑似高压线；否则，进行下一步：
[0030]S8.5：在范围[α
down
,β)内搜索功率第二大的峰值点，记其对应的入射角为α
d2
，功率为P
d2
，Δα2＝β
‑
α
d2
，在其对应的入射角范围[β+Δα2‑
δ/2,β+Δα2+δ/2]搜索第二大峰值点，其中β+Δα2+δ/2≤α
up
，并判定峰值点功率是否满足约束条件|P
u2
‑
P
d2
|≤P
thres
，若满足则计算置信度，反之，以此类推，在[α
down
,β)范围内最多共完成前N
peak
个最大峰值点的搜索。
[0031]本专利技术所提供的毫米波雷达图像的高压线检测方法，还具有这样的特征，所述S9包括如下步骤：
[0032]S9.1：判断疑似高压线的斜率是否相同，相同的疑似高压线数据则进行S9.2，不同的疑似高压线数据则进行S9.3：
[0033]S9.2：进行关联识别置信度计算，其中n为相同斜率的疑似高压线的数量，计算后进行S9.4；
[0034]S9.3：斜率与其余疑似高压线数据均不同的疑似高压线所对应的关联识别置信度为ζ
i
＝ρ
i
，后进行S9.4；
[0035]S9.4：设定阈值，分别判断S9.2和S9.3获取的疑似高压线的关联识别置信度，若不大于阈值，则判定为虚假高压线，否则为真实高压线。
[0036]本专利技术所提供的毫米波雷达图像的高压线检测方法，还具有这样的特征，所述S10包括：
[0037]S10.1：设定高压线合并的径向距离门限和方位门限分别记为R
tower_thres
和θ
tower_thres
；
[0038]S10.2：选取某高压线的端点，计算该端点与另一条高压线上的线点以及塔点的径向距离差和方位差的绝对值分别为ΔR
tower
和Δθ
tower
，当ΔR
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波雷达图像的高压线检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：将一个天线扫描周期内的雷达回波进行恒虚警检测，获得目标测点；S2：对目标点进行迭代凝聚；S3：剔除杂波区数据；S4：划分高压塔点和高压线点；S5：将凝聚点坐标转换为以雷达为原点的三维直角坐标系中的坐标；S6：基于Hough变换，提取直线作为候选高压线；、S7：设定候选高压线的特征段；S8：根据Bragg效应特征提取多条疑似高压线；S9：关联多条疑似高压线识别高压线；S10：将重叠部分的高压线合并，得到最终的高压线检测结果。2.根据权利要求1所述的毫米波雷达图像的高压线检测方法，其特征在于，所述S2中按照距离和方位的阈值进行迭代凝聚以去除S1中获得目标测点中的虚警。3.根据权利要求1所述的毫米波雷达图像的高压线检测方法，其特征在于，所述S3中根据杂波区径向距离和方位阈值去除杂波区数据。4.根据权利要求1所述的毫米波雷达图像的高压线检测方法，其特征在于，所述S4包括如下步骤：S4.1：设定高压塔点的径向距离门限范围和方位门限范围，所述高压塔点的径向距离门限小于杂波区径向距离阈值，高压塔点的方位门限小于杂波区的方位阈值；S4.2：在经过S3剔除杂波区数据后的剩余数据中选取候选高压塔点，所述候选高压塔点的距离向长度和方向位长度均在S4.1设定的范围内，其余点为候选高压线点。5.根据权利要求1所述的毫米波雷达图像的高压线检测方法，其特征在于，所述S7中，记当前雷达波的入射角为α，在候选高压线选取入射角范围为α
down
≤α≤α
up
的直线段，作为候选高压线的特征段。6.根据权利要求5所述的毫米波雷达图像的高压线检测方法，其特征在于，所述S8包括如下步骤：S8.1：从雷达回波中提取候选高压线特征段的角度
‑
功率关系曲线，基于当前雷达波的入射角α，搜索最大功率峰值角度，记为β；S8.2：在入射角范围[α
down
,β)内依次搜索最大峰值点，记其入射角为α
d1
，功率为P
d1
，Δα1＝β
‑
α
d1
S8.3：设定对称峰值点搜索的入射角范围为δ和功率判定门限P
thres
，从入射角范围[β+Δα1‑
δ/2,β+Δα1+δ/2]搜索最大峰值点，其中，β+Δα1+δ/2≤α
up
，如果搜索到最大峰值点，其入射角记为α
u1
，且其功率P
u1
满足约束|P
u1
‑
P
d1
|≤P
thres
...

【专利技术属性】
技术研发人员：严忠平，熊伟，罗旌胜，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：