基于一维像和调制特征的低慢小与海面目标识别方法与流程

本发明涉及一种目标识别方法。

背景技术：

1、速度小于50米/秒、高度低于300米的低慢小目标(慢速直升机、悬停直升机、无人机等)、海面目标(小型渔船等)等非传统海空目标逐渐成为警戒探测设备的重要关注对象。这些非传统威胁目标，大都rcs较小，常与各类民用目标混杂在一起，可隐藏在大型船舶之间，甚至淹没在海杂波内。单独依靠目标运动信息对于上述目标难以有效的进行低慢小与海面目标分类识别。

2、雷达目标识别是指根据雷达探测到的目标和环境回波信号，基于电磁散射机理，提取目标特征，实现目标类型和属性的判定。现代雷达系统由传统的窄带测量逐渐发展为宽带测量，通过发射宽带/超宽带信号，以提高距离分辨力，从而将目标上的散射结构分离开来，有利于对目标的形状和轮廓进行刻画，由此发展了基于高分辨一维像目标识别技术。此外，现代雷达系统也由传统的非相参体制逐渐发展为相参体制，通过发射相参脉冲串信号，能够更好地提取目标回波的相位信息，从而对目标的运动与姿态进行精细描述，由此发展出了基于速度、微多普勒等的目标识别技术。

3、高分辨一维像目标识别与微多普勒目标识别两者又各有其局限性。高分辨一维像能够通过散射点分布获得目标的径向长度，结合目标航行姿态可推算实际长度，但是受目标姿态角影响较大，在姿态角超过70度时，其识别能力难以保证；微多普勒包含了目标微动部件几何部件及微运动等细节信息，通过检测目标是否存在额外的调制特征，能够判定是否是空中目标，其受雷达工作驻留时间和重频影响较大。

4、高分辨一维像和微多普勒目标识别的优势互补特征明显，可以充分发挥各自识别手段的优势，弥补不足，综合提高低慢小目标与海面目标分类识别能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种解决雷达系统中低慢小目标与海面目标分类识别方法。

2、本发明的技术解决方案包括：

3、首先待雷达对目标进行稳定跟踪后，获取目标开窗一维像成像和高重频探测指引信息；引导雷达对目标进行一维像成像和高重频探测；然后分别提取目标一维像特征和微多普勒调制特征；最后利用目标一维像特征、微多普勒调制特征构造目标能量编码矩阵，进行低慢小目标与海面目标分类识别。具体步骤包括：

4、步骤1：待雷达对目标进行稳定跟踪后，获取目标方位、距离、仰角、航向、航速信息，根据获取的信息解算目标运动姿态及径向速度，形成一维像成像和高重频探测引导信息；

5、步骤2：根据引导信息，选取一维像成像和高重频探测参数对目标进行一维像成像和高重频探测；

6、步骤3：引导雷达对目标进行一维像成像，获取目标高分辨一维像，计算目标高分辨一维像成像质量评价指标，其中成像质量采用最强散射点与噪声均值的信杂比作为评价指标，利用成像质量的评价指标进行成像调节，获取高质量的目标高分辨一维像；

7、步骤4：利用精细边缘提取法识别目标类型，根据目标接近、远离的运动姿态设置高分辨一维像最强散射点左右区域的散射点提取门限，通过边缘检测获得最终的目标边缘散射点，计算目标径向长度，结合目标姿态进一步计算目标长度，判别目标大中小类型；

8、步骤5：引导雷达对目标进行高重频探测，获取目标频域频谱与背景噪声频域频谱，计算目标高重频探测质量评价指标，其中探测质量采用目标频谱最大值与背景噪声频谱最大值的信噪比作为评价指标，利用探测质量的评价指标进行高重频探测调节，获取高质量的目标频域频谱；

9、步骤6：利用正态分布峰度法进行目标频域频谱微动调制特征检测，根据背景噪声频谱零频宽度，对目标频谱进行零频剔除，计算剔除零频后的目标频谱峰度，判断目标频域频谱中是否存在微动调制特征；

10、步骤7：结合目标大中小类型、微多普勒调制特征检测结果，构造目标能量编码矩阵；

11、步骤8：利用目标能量编码矩阵进行低慢小目标与海面目标分类识别。

12、本发明的提出和工程实现在低慢小目标与海面目标分类识别领域具有很高的推广应用价值，能够在雷达系统中实现对低慢小目标与海面目标的有效分类，提高目标海空属性识别的正确率。采用精细边缘提取法识别目标类型的方法，能够有效解决弱小散射点容易被海杂波淹没、船尾流鉴别难、不同姿态船长估计难度大的问题，提高船长估算的准确度，提升大中小目标分辨能力。利用正态分布峰度法进行目标频域频谱微动调制特征检测的方法，能够准确、有效地判断目标是否存在微多普勒调制特征，该方法具有自适应性好，提取概率高的特点。

13、下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

技术特征：

1.基于一维像和调制特征的低慢小与海面目标识别方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于一维像和调制特征的低慢小与海面目标识别方法，其特征在于，所述步骤4中利用精细边缘提取法识别目标类型包括：

3.根据权利要求1所述的基于一维像和调制特征的低慢小与海面目标识别方法，其特征在于，所述步骤6中利用正态分布峰度法进行目标频域频谱微动调制特征检测，包括：

4.根据权利要求1所述的基于一维像和调制特征的低慢小与海面目标识别方法，其特征在于：所述步骤7中结合目标大中小类型、微多普勒调制特征检测结果，构造目标能量编码矩阵包括：

5.根据权利要求4所述的基于一维像和调制特征的低慢小与海面目标识别方法，其特征在于，所述步骤8中利用目标能量编码矩阵进行低慢小目标与海面目标分类识别包括：

技术总结
本发明涉及基于一维像和调制特征的低慢小与海面目标识别方法。该方法主要适用于具有一维宽带成像和高重频探测雷达的低慢小目标与海面目标分类识别。其主要流程是：首先待雷达对目标进行稳定跟踪后，获取目标开窗一维像成像和高重频探测指引信息；引导雷达对目标进行一维像成像和高重频探测；然后分别提取目标一维像特征和微多普勒调制特征；最后利用目标一维像特征、微多普勒调制特征构造目标能量编码矩阵，进行低慢小目标与海面目标分类识别。本发明所提供的方法可以充分发挥雷达一维像成像和高重频探测的优势，弥补各自低慢小目标与海面目标分类识别能力的不足，综合提高识别能力。

技术研发人员：杨学岭,宋虎,吴鑫,刘帅康,穆加艳
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9