雷达目标的散射中心提取方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种雷达目标的散射中心提取方法及系统，所述方法包括：针对获取的一维距离像历程图中每个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横、纵坐标计算出雷达目标的散射中心横向投影直线；并确定出散射中心横向投影直线在水平面照射区域中所经过的网格后，对于每个确定出的网格，将二维累加器中与该网格对应的元素的值加1；将二维累加器中每个元素的值转换成灰度值后，得到雷达目标的水平面参数域图像；从水平面参数域图像中确定出峰值像元后，根据峰值像元在水平面参数域图像中的位置，确定出雷达目标的散射中心。应用本发明，可以实现对不同类型的散射中心的关联，提高提取不同类型散射中心的准确性。
【专利说明】雷达目标的散射中心提取方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷达技术，尤其涉及一种雷达目标的散射中心提取方法及系统。
【背景技术】
[0002]雷达目标的散射中心一般位于目标边缘、拐点及联接处，反映目标精密的几何结构特征，在目标识别中具体有重要的作用和意义。随着雷达目标一维和二维散射中心提取技术的日趋成熟，对目标散射中心的三维成像成为雷达目标自动识别领域中有待进一步解决的问题，现阶段对雷达目标三维散射中心的提取通常在室内可控姿态下的电磁实验环境中进行:发射超带宽雷达信号，通过脉冲综合的方式来产生窄脉冲，从而获取一维距离像，根据雷达远场条件下的三维到一维的几何投影关系，利用霍夫Hough变换实现对一维映射中心的关联，并通过分析Hough变换域的能力分布情况估计出目标散射中心的空间位置。
[0003]然而上述雷达目标三维散射中心的提取方法的应用前提是雷达目标的散射中心必须为固定型散射中心，对于球体、圆柱体等的滑动型散射中心利用Hough变换则无法实现对一维散射中心的关联，后续也就无法估计出目标散射中心的空间位置。
[0004]由上可知，有必要提供一种雷达目标的散射中心提取方法，既能实现对固定型散射中心的关联，又能实现对滑动型散射中心的关联，从而提闻提取散射中心的准确性。
【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于提供了一种雷达目标的散射中心提取方法及系统，可以实现对不同类型的散射中心的关联，提高提取不同类型散射中心的准确性。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种雷达目标的散射中心提取方法，包括:
[0007]获取雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频后得到的一维距离像历程图后，针对所述一维距离像历程图中每个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横、纵坐标计算出雷达目标的散射中心横向投影直线；其中，所述像元的横坐标表示所述雷达目标的姿态角，该像元的纵坐标表示所述雷达目标在该姿态角下，其散射中心与雷达观测视线之间的距离；并
[0008]确定出所述散射中心横向投影直线在水平面照射区域中所经过的网格后，对于每个确定出的网格，将二维累加器中与该网格对应的元素的值加I ;其中，所述水平面照射区域是所述雷达对在多个姿态角下的所述雷达目标进行扫频时，其发射的扫频信号所覆盖的水平区域；所述网格是预先在所述水平面照射区域中划分的；所述二维累加器中各元素分别对应于所述水平面照射区域中各网格，且初始值为0 ;
[0009]将所述二维累加器中每个元素的值转换成灰度值后，得到所述雷达目标的水平面参数域图像；从所述水平面参数域图像中确定出峰值像元后，根据所述峰值像元在所述水平面参数域图像中的位置，确定出所述雷达目标的散射中心。
[0010]进一步，所述获取雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频后得到的一维距离像历程图，具体包括:[0011]所述雷达对在多个姿态角下的所述雷达目标进行扫频探测，获得所述雷达目标的回波信号，得到扫频数据；
[0012]将得到的扫频数据进行傅里叶逆变换后，得到所述一维距离像历程图。
[0013]进一步，所述二维累加器中各元素分别对应于所述水平面照射区域中各网格，具体为:
[0014]所述水平面照射区域中第m行，第n列的网格，与所述二维累加器中位置为(m，n)的元素相对应；其中，m为I?M的自然数；M为所述水平面照射区域中沿X轴方向划分的网格总数；n为I?N的自然数；N为所述水平面照射区域中沿y轴方向划分的网格总数。
[0015]进一步，所述根据该像元的横、纵坐标计算出所述雷达目标的散射中心横向投影直线，具体为:
[0016]所述雷达目标的散射中心横向投影直线上点的坐标(x，y)，根据如下公式计算得到:
[0017]xcos j+ysin 小 j=rk-r。(公式 3)
[0018]其中，Cj5j为该像元的横坐标；rQ为所述雷达目标散射中心的径向距离；rk为该像元的纵坐标。
[0019]进一步，所述雷达目标为具有滑动型散射中心的圆柱体。
[0020]根据本发明的另一个方面，还提供了一种雷达目标的散射中心提取系统，包括:
[0021]散射中心横向投影直线确定模块，用于获取雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频后得到的一维距离像历程图后，针对所述一维距离像历程图中每个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横、纵坐标计算出所述雷达目标的散射中心横向投影直线；其中，所述像元的横坐标表示所述雷达目标的姿态角，该像元的纵坐标表示所述雷达目标在该姿态角下，其散射中心与雷达观测视线之间的距离；
[0022]累加器元素值确定模块，用于根据所述散射中心横向投影直线确定模块确定出的所述散射中心横向投影直线，确定出该直线在水平面照射区域中所经过的网格后，对于每个确定出的网格，将二维累加器中与该网格对应的元素的值加I ;其中，所述水平面照射区域是所述雷达对在多个姿态角下的所述雷达目标进行扫频时，其发射的扫频信号所覆盖的水平区域；所述网格是预先在所述水平面照射区域中划分的；所述二维累加器中各元素分别对应于所述水平面照射区域中各网格，且初始值为0 ;
[0023]散射中心确定模块，用于将所述累加器元素值确定模块确定出的所述二维累加器中每个元素的值转换成灰度值，得到所述雷达目标的水平面参数域图像；并从所述水平面参数域图像中确定出峰值像元后，根据所述峰值像元在所述水平面参数域图像中的位置，确定出所述雷达目标的散射中心。
[0024]较佳地，所述系统还包括:
[0025]一维距离像历程图获取模块，用于在所述雷达对在多个姿态角下的所述雷达目标进行扫频探测后，获得所述雷达目标的回波信号，得到扫频数据；将得到的扫频数据进行傅里叶逆变换后，得到所述一维距离像历程图。
[0026]较佳地，所述水平面照射区域中第m行，第n列的网格，与所述二维累加器中位置为(m，n)的元素相对应；其中，m为I?M的自然数；M为所述水平面照射区域中沿X轴方向划分的网格总数；11为I?N的自然数；N为所述水平面照射区域中沿y轴方向划分的网格总数。
[0027]较佳地，所述散射中心横向投影直线确定模块具体用于针对所述一维距离像历程图中每个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横、纵坐标，以及如下公式计算得到所述雷达目标的散射中心横向投影直线上点的坐标(X，y):
[0028]xcos j+ysin j=rk-r。(公式 3)
[0029]其中，Cj5j为该像元的横坐标；rQ为所述雷达目标散射中心的径向距离；rk为该像元的纵坐标。
[0030]较佳地，所述雷达目标为具有滑动型散射中心的圆柱体。
[0031]由上述技术方案可知，针对雷达目标的一维距离像历程图中每个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横坐标(雷达目标的姿态角)、纵坐标(雷达目标在该姿态角下，其散射中心与雷达观测视线之间的距离)计算出雷达目标的散射中心横向投影直线；并确定出该散射中心横向投影直线在水平面照射区域所经过的网格，对于每个确定出的网格，将二维累加器中与该网格对应的元素的值加I。之后，将二维累加器中每个元素的值转换成灰度值，得到参数域图像，并根据从中确定出峰值像元后，根据峰值像元在该水平面参数域图像中的位置，确定出散射中心。通过实验验证，无论是固定型散射中心还是滑动型散射中心都能够实现对其关联，从而提闻散射中心提取的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
[0033]图1为本发明实施例提供的雷达目标的散射中心提取方法的流程示意图；
[0034]图2a为现有的雷达目标的散射中心提取方法获取的水平面参数域图像；
[0035]图2b为本发明实施例提供的雷达目标的散射中心提取方法获取的水平面参数域图像；
[0036]图3为本发明实施例提供的雷达目标的散射中心提取系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
[0038]本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于:处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。[0039]本发明的发明人考虑到，预先将雷达对在多姿态角下的雷达目标进行扫频时，其发射的扫频信号所覆盖的水平区域进行网格划分；并建立二维累加器，使二维累加器中各元素分别对应于水平面照射区域中各网格，且初始值为O。之后，针对雷达目标的一维距离像历程图中每一个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横坐标(雷达目标的姿态角)、纵坐标(雷达目标在该姿态角下，其散射中心与雷达观测视线之间的距离)计算出雷达目标的散射中心横向投影直线；并确定出该散射中心横向投影直线在水平面照射区域所经过的网格，对于每个确定出的网格，将二维累加器中与该网格对应的元素的值加I。之后，将二维累加器中每个元素的值转换成灰度值，得到参数域图像，并根据从中确定出峰值像元后，根据峰值像元在该水平面参数域图像中的位置，确定出散射中心。分别对具有滑动型散射中心的雷达目标和固定型散射中心的雷达目标进行试验，通过散射中心关联结果表明，与现有的雷达目标的散射中心提取方法相比，本发明提供的提取方法能够使散射中心汇聚到一点，这样，无论是固定型散射中心还是滑动型散射中心都能够实现对其关联，从而提闻雷达目标散射中心提取的准确性。
[0040]下面结合附图详细说明本发明的技术方案。本发明实施例提供的雷达目标的散射中心提取方法的流程，如图1所示，包括如下步骤:
[0041]SlOO:获取雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频后得到的扫频数据。
[0042]本步骤中，根据电磁建模计算或实际模型测量，采用方位面扫描模拟雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频探测(雷达对雷达目标进行扫频时，发射的扫频信号的起始频率为8GHz，终止频率为12GHz)，并获得雷达目标的回波信号；雷达目标的回波信号具体可以是电场信号，或者是磁场信号；将探测到的回波信号的幅度与相位作为雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频后得到的扫频数据。
[0043]其中，针对雷达目标的每个姿态角，雷达对在该姿态角下的雷达目标发射频率为fi扫频信号时，该频率根据如下公式I计算得到:
【权利要求】
1.一种雷达目标的散射中心提取方法，其特征在于，包括: 获取雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频后得到的一维距离像历程图后，针对所述一维距离像历程图中每个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横、纵坐标计算出雷达目标的散射中心横向投影直线；其中，所述像元的横坐标表示所述雷达目标的姿态角，该像元的纵坐标表示所述雷达目标在该姿态角下，其散射中心与雷达观测视线之间的距离； 确定出所述散射中心横向投影直线在水平面照射区域中所经过的网格后，对于每个确定出的网格，将二维累加器中与该网格对应的元素的值加I;其中，所述水平面照射区域是所述雷达对在多个姿态角下的所述雷达目标进行扫频时，其发射的扫频信号所覆盖的水平区域；所述网格是预先在所述水平面照射区域中划分的；所述二维累加器中各元素分别对应于所述水平面照射区域中各网格，且初始值为O ; 将所述二维累加器中每个元素的值转换成灰度值后，得到所述雷达目标的水平面参数域图像；从所述水平面参数域图像中确定出峰值像元后，根据所述峰值像元在所述水平面参数域图像中的位置，确定出所述雷达目标的散射中心。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频后得到的一维距离像历程图，具体包括: 所述雷达对在多个姿态角下的所述雷达目标进行扫频探测，获得所述雷达目标的回波信号，得到扫频数据； 将得到的扫频数据进行傅里叶逆变换后，得到所述一维距离像历程图。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维累加器中各元素分别对应于所述水平面照射区域中各网格，具体为: 所述水平面照射区域中第m行，第n列的网格，与所述二维累加器中位置为(m，n)的元素相对应；其中，m为I~M的自然数；M为所述水平面照射区域中沿X轴方向划分的网格总数；n为I~N的自然数；N为所述水平面照射区域中沿y轴方向划分的网格总数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据该像元的横、纵坐标计算出所述雷达目标的散射中心横向投影直线，具体为: 所述雷达目标的散射中心横向投影直线上点的坐标(x，y)，根据如下公式计算得到: xcos j+ysin j=rk-r0 (公式 3) 其中，^为该像元的横坐标；A为所述雷达目标散射中心的径向距离；rk为该像元的纵坐标。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，所述雷达目标为具有滑动型散射中心的圆柱体。
6.一种雷达目标的散射中心提取系统，其特征在于，包括: 散射中心横向投影直线确定模块，用于获取雷达对在多个姿态角下的雷达目标进行扫频后得到的一维距离像历程图后，针对所述一维距离像历程图中每个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横、纵坐标计算出所述雷达目标的散射中心横向投影直线；其中，所述像元的横坐标表示所述雷达目标的姿态角，该像元的纵坐标表示所述雷达目标在该姿态角下，其散射中心与雷达观测视线之间的距离； 累加器元素值确定模块，用于根据所述散射中心横向投影直线确定模块确定出的所述散射中心横向投影直线，确定出该直线在水平面照射区域中所经过的网格后，对于每个确定出的网格，将二维累加器中与该网格对应的元素的值加I;其中，所述水平面照射区域是所述雷达对在多个姿态角下的所述雷达目标进行扫频时，其发射的扫频信号所覆盖的水平区域，所述网格是预先在所述水平面照射区域中划分的；所述二维累加器中各元素分别对应于所述水平面照射区域中各网格，且初始值为O ; 散射中心确定模块，用于将所述累加器元素值确定模块确定出的所述二维累加器中每个元素的值转换成灰度值，得到所述雷达目标的水平面参数域图像；并从所述水平面参数域图像中确定出峰值像元后，根据所述峰值像元在所述水平面参数域图像中的位置，确定出所述雷达目标的散射中心。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括: 一维距离像历程图获取模块，用于在所述雷达对在多个姿态角下的所述雷达目标进行扫频探测后，获得所述雷达目标的回波信号，得到扫频数据；将得到的扫频数据进行傅里叶逆变换后，得到所述一维距离像历程图。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述水平面照射区域中第m行，第n列的网格，与所述二维累加器中位置为(m，n)的元素相对应；其中，m为I~M的自然数；M为所述水平面照射区域中沿X轴方向划分的网格总数；n为I~N的自然数；N为所述水平面照射区域中沿I轴方向划分的网格总数。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述散射中心横向投影直线确定模块具体用于针对所述一维距离像历程图中每个纵坐标的绝对值大于设定阈值的像元，根据该像元的横、纵坐标，以及如下公式计算得到所述雷达目标的散射中心横向投影直线上点的坐标(X，y): xcos j+ysin j=rk-r0 (公式 3) 其中，φj为该像元的横坐标； A为所述雷达目标散射中心的径向距离；rk为该像元的纵坐标。
10.根据权利要求6-9任一项所述的系统，所述雷达目标为具有滑动型散射中心的圆柱体。
【文档编号】G01S7/41GK103760544SQ201410016438
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】闫华, 李胜, 李粮生, 张晓楠 申请人:北京环境特性研究所