本發(fā)明涉及連續(xù)波雷達目標檢測技術(shù)領域，尤其涉及一種無人區(qū)域目標檢測方法。

背景技術(shù)：

線性調(diào)頻連續(xù)波雷達具有距離分辨率高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕和良好的低截獲概率特性，目前已廣泛應用于智能監(jiān)控領域。線性調(diào)頻連續(xù)波雷達的目標檢測技術(shù)在無人值守場合或無人禁區(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。

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

在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，除了對雷達的低截獲性能要求較高外，對雷達的防誤報也有很高的要求。而目前應用于智能監(jiān)控系統(tǒng)中的檢測雷達一般都采用固定的目標檢測門限，這很難保證雷達的防誤報能力，同時也在一定程度上限制了雷達的低截獲性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種無人區(qū)域目標檢測方法。

本發(fā)明提供的無人區(qū)域目標檢測方法，包括:

對回波信號進行AD采樣,所述回波信號為檢測雷達發(fā)射的檢測波信號到達目標后反射回來的信號；

對采樣信號進行距離向的傅里葉變換，得到單個重頻的一維距離像；

對多個重頻的一維距離像進行MTI濾波處理；

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

對回波信號的非相參積累結(jié)果進行恒虛警檢測，判斷檢測區(qū)域內(nèi)是否存在目標。

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

其中，為信號回波強度，為距離多普勒頻率,為信號的距離譜。

如上所述的方法，其中，所述對多個重頻的一維距離像進行MTI濾波處理，具體可以包括：

采用雙延遲線對消器對多個重頻的一維距離像進行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，單位沖激響應為：

；

的傅里葉變換為：

；

雙延遲線對消器的功率增益為：

。

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

將濾波數(shù)據(jù)在方位向進行非相參積累，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，所述對回波信號的非相參積累結(jié)果進行恒虛警檢測，判斷檢測區(qū)域內(nèi)是否存在目標，具體可以包括：

恒虛警檢測采用TOS-CFAR算法，判斷檢測區(qū)域內(nèi)存在目標的條件為，

;

判斷檢測區(qū)域內(nèi)不存在目標車輛的條件為，

；

其中，，為檢測最大距離單元，、、、滿足，。

本發(fā)明提供的無人區(qū)域目標檢測方法包括：對回波信號進行AD采樣,所述回波信號為檢測雷達發(fā)射的檢測波信號到達目標后反射回來的信號；對采樣信號進行距離向的傅里葉變換，得到單個重頻的一維距離像；對多個重頻的一維距離像進行MTI濾波處理；對濾波后的數(shù)據(jù)進行非相參積累，得到回波的非相參積累結(jié)果；對回波信號的非相參積累結(jié)果進行恒虛警檢測，判斷檢測區(qū)域內(nèi)是否存在目標。本發(fā)明提供的無人區(qū)域目標檢測方法，通過采用雙延遲線對消器，有效提高了對零頻雜波的抑制能力；通過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；另外，還可以通過增加MTI濾波點數(shù)和非相參積累點數(shù)進一步提高方位多普勒的零頻分辨率和信雜比。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的無人區(qū)域目標檢測方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的雙延遲線對消器結(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為應用距離向和方位向傅里葉變換得到的目標二維頻譜；

圖5為應用現(xiàn)有技術(shù)的目標距離維頻譜。

具體實施方式

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

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

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

S101、對回波信號進行AD采樣，回波信號為檢測雷達發(fā)射的檢測波信號到達目標后反射回來的信號。

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

S102、對采樣信號進行距離向傅里葉變換，得到單個重頻的一維距離像。

在對采樣信號進行距離向的傅里葉變換之后，得到一維距離像，其采樣信號函數(shù)為：

其中，為信號回波強度，為距離多普勒頻率,為信號的距離譜。

S103、對多個重頻的一維距離像進行MTI濾波處理。

所述的MTI濾波是通過時域濾波抑制零頻的靜止雜波的技術(shù)。它采用延遲線對消器(DLC)實現(xiàn)。

單延遲線對消器的功率增益為，

；

雙延遲線對消器的功率增益為，

；

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

本實施例中對多個重頻的一維距離像進行MTI濾波處理，具體包括：

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

；

的傅里葉變換為：

；

雙延遲線對消器的功率增益為：

。

S104、對濾波后的數(shù)據(jù)進行非相參積累，得到回波信號的非相參積累結(jié)果。

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

；

其中，N為非相參積累重頻數(shù)。

為了保證雷達的低截獲概率，線性調(diào)頻連續(xù)波雷達在方位向的積累點數(shù)一般較多。特別是在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，發(fā)射機功率偏低，并且對方位多普勒的分辨率要求較高，方位向的積累點數(shù)較一般的檢測系統(tǒng)更多。由于線性調(diào)頻連續(xù)波雷達具有較低的重頻，如果采用大點數(shù)的方位向相參積累會導致檢測目標的方位譜出現(xiàn)嚴重的譜散效應，導致雷達的低截獲性能降低。而方位向的非相參積累是對一維距離像的直接累加，不存在譜散問題，因此可以放心采用大點數(shù)的方位向積累，從而提高雷達的低截獲性能。

S105、對回波信號的非相參積累結(jié)果進行恒虛警檢測，判斷檢測區(qū)域內(nèi)是否存在目標。

所述的恒虛警檢測是一個提供檢測閥值的數(shù)字信號處理算法，即提供一個可以避免受噪聲、背景雜波和干擾變化影響的檢測閥值，使目標檢測具有恒定的虛警概率。當檢測區(qū)域存在復雜的背景時，需要采用一種較為靈活的TOS-CFAR算法來進一步提升雷達的低截獲性能。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為檢測單元，為參考單元采樣值，為檢測單元采樣值，為小于1的系數(shù)，和為常數(shù)，是一個門限值，我們把參考單元分為和兩部分，為和中存儲的參考單元采樣值，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)域背景特點靈活設置、、、等參數(shù)的值，可以在各種區(qū)域背景下取得最優(yōu)的目標檢測效果，從而降低了虛警誤報的概率，同時進一步提升了雷達的低截獲性能。

判斷檢測區(qū)域內(nèi)存在目標的條件為，

;

判斷檢測區(qū)域內(nèi)不存在目標車輛的條件為，

；

其中，，為檢測最大距離單元，、、、滿足，。

圖4為應用距離向和方位向傅里葉變換得到的目標二維頻譜，圖5為應用現(xiàn)有技術(shù)的目標距離維頻譜。圖4和圖5是對雷達實錄數(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點的方位向傅里葉變換?？梢姡繕嗽诜轿幌虻淖V散效應非常嚴重，導致對目標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，本發(fā)明完全避免了譜散效應，并且提高了目標的信雜比，有利于提高雷達的低截獲性能。

綜上所述，本發(fā)明提供的無人區(qū)域目標檢測方法具有以下優(yōu)點：

一、本發(fā)明采用雙延遲線對消器，有效提高了對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，提高了目標的信雜比，有利于提高雷達的低截獲性能；同時，在系統(tǒng)允許的情況下，還可以通過增加MTI濾波點數(shù)和非相參積累點數(shù)來進一步提高方位多普勒的零頻分辨率和信雜比；

三、本發(fā)明在恒虛警檢測中采用TOS-CFAR算法，可以根據(jù)不同的區(qū)域背景特點靈活設置、、、等參數(shù)的值，可以在各種區(qū)域背景下取得最優(yōu)的目標檢測效果，有效降低了虛警誤報的概率，同時進一步提升了雷達的低截獲性能。

最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。