基于数字波束形成的目标分辨方法、存储介质及电子设备与流程

本公开涉及雷达探测技术领域，特别地涉及一种基于数字波束形成的目标分辨方法、存储介质及电子设备。

背景技术：

高空中的“低慢小”目标在强杂波背景下由于信杂比低而难以检测。而提高“低慢小”目标检测所需的信杂比，主要通过增加照射目标的积累时间。为了增加目标的积累时间，又不牺牲搜索目标的数据率，对于三坐标雷达，可采用俯仰上同时多波束进行覆盖，即采用俯仰数字波束形成(dbf)，该技术有利于强杂波背景下对“低慢小”目标可靠稳定检测。

俯仰同时数字多波束形成技术利用多个波束目标幅度信息进行加权平均求角度时，很难在角度上区分出多个目标，即造成目标俯仰角度分辨率的损失。

技术实现要素：

针对上述问题，本公开提供一种基于数字波束形成的目标分辨方法、存储介质及电子设备，解决了相关技术中多目标角度分辨困难的技术问题。

第一方面，本公开提供了一种基于数字波束形成的目标分辨方法，所述方法包括：

获取多个目标的回波信号，并根据所述回波信号得到对应的数字波束；

根据所述数字波束获取对应的所述目标的点迹信息；

根据所述点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束；

根据各所述数字波束通道幅度关系以及各所述数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取所述目标的角度。

根据本公开的实施例，可选的，上述基于数字波束形成的目标分辨方法中，获取多个目标的回波信号，并根据所述回波信号得到对应的数字波束，包括：

多个接收通道接收的多个目标的回波信号，根据所述回波信号的导向矢量形成对应的数字波束，通过窗函数筛选出满足预设要求的数字波束。

根据本公开的实施例，可选的，上述基于数字波束形成的目标分辨方法中，根据所述数字波束获取对应的所述目标的点迹信息，包括：

对所述数字波束进行脉冲压缩、相参积累以及恒虚警检测处理以得到对应的所述目标的点迹信息。

根据本公开的实施例，可选的，上述基于数字波束形成的目标分辨方法中，所述点迹信息包括目标的距离信息、幅度信息及多普勒信息。

根据本公开的实施例，可选的，上述基于数字波束形成的目标分辨方法中，所述多普勒信息包括多普勒门号，根据所述点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束，包括：

将所述距离与所述多普勒门号都相同的点迹信息的确定为同一目标或角度上暂未分辨的多目标，即所述点迹信息对应的数字波束检测到了同一目标或角度上暂未分辨的多目标。

根据本公开的实施例，可选的，基于各所述数字波束通道幅度关系以及所述目标的角度间隔，获取所述目标的角度，包括：当所述目标的角度间隔低于角度瑞利分辨率时，判定所述目标为单目标，且基于预设公式和所述点迹信息得到所述目标角度。

根据本公开的实施例，可选的，上述基于数字波束形成的目标分辨方法中，根据各所述数字波束通道幅度关系以及各所述数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取所述目标的角度，包括：

当所述目标在相邻两个所述数字波束里被检测时，所述目标为单目标，基于预设公式和所述点迹信息得到所述目标角度。

根据本公开的实施例，可选的，上述基于数字波束形成的目标分辨方法中，根据各所述数字波束通道幅度关系以及各所述数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取所述目标的角度，包括：

当所述目标在相邻三个及以上所述数字波束里被检测时，确认所述目标为多目标且所述目标角度间隔为所述数字波束宽度的1～2倍之间，基于预设公式和所述点迹信息得到所述目标角度。

根据本公开的实施例，可选的，上述基于数字波束形成的目标分辨方法中，根据各所述数字波束通道幅度关系以及各所述数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取所述目标的角度包括：

当所述目标在不相邻的所述数字波束里被检测且出现至少两个局部最大幅度值时，确认所述目标为多目标且所述目标角度间隔为所述数字波束宽度的2倍以上，基于预设公式和所述点迹信息得到所述目标角度。

第二方面，本公开提供了一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，可用来实现如上述的基于数字波束形成的多目标分辨方法。

第三方面，本公开提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述处理器执行时，执行上述的基于数字波束形成的目标分辨方法。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本公开提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法、存储介质及电子设备，该方法包括：获取多个目标的回波信号，并根据回波信号得到对应的数字波束；根据所述数字波束获取对应的目标的点迹信息；根据点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束；根据各数字波束通道幅度关系以及各数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取该目标的角度。本公开通过各个数字波束通道以及幅度关系以及各数字波束中心指向，实现了多目标角度分辨以及完成目标的角度估计，。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本公开进行更详细的描述。

图1为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的流程示意图；

图2为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的数字波束形成的回波信号接收图；

图3为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的基于各数字波束通道幅度关系以及中心指向获取目标的角度的流程示意图；

图4为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的目标为单目标的幅度分布图；

图5为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的目标为多目标的幅度分布图；

图6本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的目标为多目标的另一幅度分布图；

图7为本公开实施例三提供的一种电子设备的连接框图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本公开的实施方式，借此对本公开如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本公开实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本公开的保护范围之内。

本公开提供了一种基于数字波束形成的目标分辨方法、存储介质及电子设备，该方法包括：获取多个目标的回波信号，并根据回波信号得到对应的数字波束；根据所述数字波束获取对应的目标的点迹信息；根据点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束；基于各数字波束通道幅度关系以及各所述数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取目标的角度。解决了数字多波束技术多目标角度分辨困难的技术问题。

实施例一

图1为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的流程示意图。如图1所示，本方法包括：

s110：获取多个目标的回波信号，并根据回波信号得到对应的数字波束；

s120：根据所述数字波束获取对应的目标的点迹信息；

s130：根据点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束；

s140：根据各数字波束通道幅度关系以及各数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取目标的角度。

进一步的，s110：获取多个目标的回波信号，根据回波信号得到对应的数字波束，包括：多个接收通道接收多个目标的回波信号，根据回波信号的导向矢量形成对应的数字波束，通过窗函数筛选出满足预设要求的数字波束。

具体的，图2为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的数字波束形成的回波信号接收图，如图2所示：

入射角为θ的回波信号被接收，其中ε为相邻阵元激励电流相位差：

为使波束指向期望的θ0方向，各通道的回波信号需要进行同向相加，即对各通道的回波进行相应的相位补偿：

wn为第n个阵元的幅度和相位共同确定的加权系数，其中，幅度加权为契比雪夫窗函数，rn为第n个阵元的接收信号，t为ad采样周期，ω0为回波信号的角频率，其中n由雷达天线设计确定。

根据m个不同的波束指向，确定m组不同的加权系数，按式(2)，即可得m个数字波束。

其中，可通过契比雪夫窗函数对m个数字波束进行副瓣抑制，确保副瓣电平抑制度达到100db。由于采用契比雪夫窗函数，导致主瓣展宽，所以相邻两个波束的中心指向间隔为展宽后的波束3db宽度。从而可确保目标只在相邻波束被检测，以及后续目标的分辨。

进一步的，s120：根据数字波束获取对应的目标的点迹信息，包括：对数字波束进行脉冲压缩、相参积累以及恒虚警检测处理以得到对应的目标的点迹信息。

具体的，m个数字波束分别经过脉冲压缩、相参积累、恒虚警检测等一系列信号处理，获得目标的点迹信息。

进一步的，点迹信息包括目标的距离信息、幅度信息及多普勒信息。

进一步的，s130：根据点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束，包括：多普勒信息包括多普勒门号，将距离与所述多普勒门号都相同的点迹信息的确定为同一目标或角度上暂未分辨的多目标，即所述点迹信息对应的数字波束检测到了同一目标或角度上暂未分辨的多目标。

具体的，将各个数字波束中检测到的目标点迹在距离维和多普勒维进行配对，即将距离与所述多普勒门号都相同的数字波束检测到的目标点迹确定为同一目标或角度上暂未分辨的多目标。

进一步的，s140：根据各数字波束通道幅度关系以及各数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取目标的角度，包括：当目标仅在相邻两个数字波束里被检测时，目标为单目标，基于预设公式和点迹信息得到目标角度。

或者，当目标的角度间隔低于角度瑞利分辨率时，判定目标为单目标，且基于预设公式和点迹信息得到目标角度。

进一步的，根据各数字波束通道幅度关系以及各数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取目标的角度，包括：当同一目标在相邻三个及以上数字波束里被检测时，确定目标为多目标且目标角度间隔为数字波束宽度的1～2倍之间，基于预设公式和所述点迹信息得到所述目标角度。

进一步的，在根据点迹信息确定出同一目标的数字波束之后，还包括：当目标在不相邻的数字波束里被检测且至少出现两个局部最大幅度值时，确定目标为多目标且目标角度间隔为数字波束宽度的2倍以上，基于预设公式和点迹信息得到该目标角度。

图3为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的基于各数字波束通道幅度关系以及中心指向获取目标的角度的流程示意图，如图3所示：获取多个目标的回波信号，并根据回波信号得到对应的数字波束；根据数字波束获取对应的目标的点迹信息；根据点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束；根据各数字波束通道幅度关系以及各数字波束中心指向，进行多目标分辨以及获取目标的角度。

当目标在相邻两个数字波束里被检测时，确定目标为单目标。

具体的，当目标仅在相邻两个数字波束里被检测时，基于公式：

ω＝k(afmax-afsec)/(afmax+afsec)+υ(3)

和相邻两个所述数字波束的幅度信息，得到所述目标角度；

其中，afmax为最大幅度值，afse为相邻次大幅度值，υ为afmax和afsec对应两个数字波束指向角的均值，k为正斜率。

具体的，图4为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的目标为单目标的幅度分布图，如图4所示，当目标在相邻的两个数字波束里即图示中2和3通道中被检测时，目标为单目标。

在28db信噪比下，利用公式(3)，得到目标的角度为7.13°，与仿真结果得到的单目标角度7°相比，计算结果精度较高。

当目标在相邻三个及以上数字波束里被检测且出现多个局部幅度最大值时，确定目标为多目标且目标角度间隔为数字波束宽度的1～2倍之间，基于公式(3)和点迹信息得到该目标角度。

具体的，图5为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的目标为多目标的幅度分布图，如图5所示，当目标在相邻三个及以上数字波束里即图示中1、2以及3通道中被检测时，目标为多目标且目标角度间隔为数字波束宽度的1～2倍之间。

举例说明，仿真两个目标，其距离和多普勒速度相同，俯仰角度分别为3°、7°，角度间隔为4°，即为1倍数字波束宽度。根据仿真结果，目标在数字波束1～3通道均能被检测到，其信噪比分别为17.4db、28.9db、29.5db。而当目标在数字波束1～3通道间被检测时，目标为多目标，包括第一目标和第二目标。第一目标可根据数字波束1、2通道的幅值，采用式(3)进行计算得到第一目标的角度为3.15°；第二目标可根据数字波束2、3通道的幅值，采用式(3)进行计算得到第二目标的角度为6.05°，因为第一目标和第二目标均在2通道存在幅度的叠加，造成了干涉，使得计算结果存在误差，与仿真结果相比较，计算结果受干涉影响误差较大。

当目标在不相邻的数字波束里被检测且出现至少两个局部最大幅度值时，目标为多目标且目标角度间隔为数字波束宽度的2倍以上，基于公式(3)和点迹信息得到该目标角度。

具体的，图6为本公开实施例一提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法的目标为多目标的另一幅度分布图，如图6所示，当目标在不相邻的数字波束里及图示中1～4通道中被检测，且在通道2和通道4中分别出现局部最大幅度值时，其中通道2和通道4不相邻，确定目标为多目标且目标角度间隔为数字波束宽度的2倍以上。

举例说明，仿真两个目标，其距离和多普勒速度相同，俯仰角度分别为3°、11°，角度间隔为8°，即为2倍数字波束宽度。根据仿真结果，目标在数字波束1～4通道均能被检测到，其信噪比分别为17.3db、28.2db、17.9db、28.5db。由图5可知第三目标在数字波束1、2通道中被检测到，第四目标在数字波束3、4通道中被检测，第三目标可根据数字波束1、2通道的幅值，采用式(3)进行计算得到第三目标的角度为3.11°；第四目标可根据数字波束3、4通道的幅值，采用式(3)进行计算得到第二目标的角度为11.09°。因为第三目标在数字波束1、2通道中被检测到，第四目标在数字波束3、4通道中被检测，说明第三目标和第四目标角度间隔较宽，相互干涉可忽略，与仿真结果相比较，计算结果精度较高。

本实施例提供了一种基于数字波束形成的目标分辨方法，该方法包括：获取多个目标的回波信号，并根据回波信号得到对应的数字波束；根据数字波束获取对应的目标的点迹信息；根据点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束；根据各数字波束通道幅度关系以及各数字波束中心指向，进行多目标角度分辨以及获取目标的角度。本公开通过各个数字波束通道，实现了多目标角度分辨，通过数字波束中心指向，完成了目标的角度估计，减小了同时多波束技术角度分辨的损失。

实施例二

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、app应用商城等等，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行实施例一的方法步骤。

上述方法步骤的具体实施例过程可参见实施例一，本实施例在此不再重复赘述。

实施例三

本实施例还提供一种电子设备。图7为本公开实施例三提供的一种电子设备的连接框图200，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器201，存储器202，多媒体组件203，输入/输出(i/o)接口204，以及通信组件205。

存储器202，其上存储有计算机程序；以及

处理器201，用于执行存储器202中的计算机程序，以实现上述任一项可选实施例的方法步骤。

其中，处理器201用于执行如实施例一中的基于数字波束形成的目标分辨方法中的全部或部分步骤。存储器202用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括电子设备中的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。

所述处理器201可以是专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)、数字信号处理设备(digitalsignalprocessingdevice，简称dspd)、可编程逻辑器件(programmablelogicdevice，简称pld)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例一中的基于数字波束形成的目标分辨方法。

存储器202可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，简称prom)，只读存储器(read-onlymemory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

多媒体组件203可以包括屏幕和音频组件，所述屏幕可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器或通过通信组件发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。

i/o接口204为处理器201和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。

通信组件205用于该电子设备与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如wi-fi，蓝牙，近场通信(nearfieldcommunication，简称nfc)，2g、3g或4g，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件205可以包括：wi-fi模块，蓝牙模块，nfc模块。

综上，本公开提供的一种基于数字波束形成的目标分辨方法、存储介质及电子设备，该方法包括：获取多个目标的回波信号，并根据回波信号得到对应的数字波束；根据数字波束获取对应的目标的点迹信息；根据点迹信息确定出检测到同一目标的数字波束；根据各数字波束通道幅度关系以及各数字波束中心指向，进行多目标角度分辨以及获取目标的角度。“低慢小”目标稳定可靠探测需解决在多普勒频率上提高“低慢小”目标检测所需的信杂比的难题。提高“低慢小”目标检测所需的信杂比，主要通过增加照射“低慢小”目标的积累时间。积累时间增加，则提高雷达多普勒频率的分辨率，从而提高“低慢小”目标检测所需的信杂比。为了增加“低慢小”目标的积累时间，又不牺牲搜索“低慢小”目标的数据率，可采用俯仰上同时多波束进行覆盖，即采用数字波束形成(digitalbeamforming，dbf)。本公开在dbf技术下根据各数字波束通道幅度关系以及各数字波束中心指向，实现了多目标角度分辨，完成了目标的角度估计，减小了同时多束波技术角度分辨的损失，在区分出多个目标后采用相关公式和目标的幅度值得到目标的角度，通过仿真结果与计算结果的比对提升了本公开的可靠性，有效改善了角度估计精度。

在本公开实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属技术领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本公开的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。