一种基于矩阵恢复的运动目标快速检测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于矩阵恢复的运动目标快速检测方法，该方法包括：对获取的多通道的雷达回波数据进行矩阵恢复方法前的预处理；将预处理后的数据组成实部矩阵及虚部矩阵，采用矩阵恢复方法，分离出运动目标数据的实部矩阵及虚部矩阵；将分离的运动目标数据的实部矩阵及虚部矩阵组成多通道的运动目标数据。本发明同时公开了基于矩阵恢复的运动目标快速检测系统，采用本发明的方法及系统能对运动目标进行快速、准确地检测。
【专利说明】—种基于矩阵恢复的运动目标快速检测方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及机载地面运动目标检测技术，特别是指一种运动目标检测方法及系统。
【背景技术】
[0002]机载多通道广域运动目标检测所面临的最重要的问题是:如何抑制来自地面的非均匀强杂波，以便将运动目标检测出来。
[0003]目前，工程上普遍采用的方法包括:偏移相位中心天线处理(DPCA，DisplacedPhase Center Antenna)及空时自适应信号处理(STAP, Space Time AdaptiveProcessing)。其中，DPCA方法的运算量较小，但对系统脉冲重复频率(PRF，PulseRepetition Frequency)、天线接收中心间距、以及飞行速度之间的关系有严格要求，并且，容易受到载机运动误差和系统误差的影响。STAP方法对于均匀杂波环境具有最优的杂波抑制效果，但是，对于实际中存在的非均匀场景，杂波抑制能力大大减弱。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的主要目的在于如何有效地抑制杂波，从而快速、有效地检测运动目标是目前亟待解决的问题，为此本发明提供一种能对运动目标进行快速、准确地检测、基于矩阵恢复的运动目标快速检测方法及系统。
[0005]为达到上述目的，本发明的第一方面是提供一种基于矩阵恢复的运动目标快速检测方法，利用包括预处理单元、分离单元、组成单元以及检测单元且基于矩阵恢复的运动目标快速检测系统，实现所述方法的步骤包括:
[0006]步骤S1:利用预处理单元对由天线获取的多通道的雷达回波数据依次进行通道均衡处理、距离压缩和方位向快速傅里叶变换处理、以及通道间隔引起的相位差异补偿的预处理，得到适合矩阵恢复处理的数据；
[0007]步骤S2:分离单元对适合矩阵恢复处理的数据做重排处理，获得预处理后的多通道的雷达回波数据的实部矩阵及虚部矩阵，并对预处理后的多通道的雷达回波数据的实部矩阵及虚部矩阵做矩阵恢复处理，分离出运动目标的雷达回波数据的实部矩阵及虚部矩阵；
[0008]步骤S3:组成单元对分离的运动目标的雷达回波数据的实部矩阵及虚部矩阵再次做数据重排处理，获得多通道运动目标数据矩阵；
[0009]步骤S4:检测单元将多通道运动目标数据矩阵的绝对值沿通道方向逐像素点平方相加，并在能量域检测运动目标。
[0010]优选实施例，对每个通道的雷达回波数据的实部矩阵按照列的顺序进行进栈操作，从而将该实部矩阵的数据生成新实部矩阵的一列数据。
[0011]优选实施例，对每个通道的雷达回波数据的虚部矩阵按照列的顺序进行进栈操作，从而将该虚部矩阵的数据生成新虚部矩阵的一列数据。[0012]优选实施例，将分离的运动目标的雷达回波数据的实部矩阵中的每一列数据进行出栈操作，生成相应通道的运动目标雷达回波数据的实部矩阵。
[0013]优选实施例，将分离的运动目标的雷达回波数据的虚部矩阵中的每一列数据直接写出进行出栈操作，生成相应通道的运动目标雷达回波数据的虚部矩阵。
[0014]优选实施例，采用广域扫描方式，获取多通道的雷达回波数据。
[0015]为达到上述目的，本发明的第二方面是提供一种基于矩阵恢复的运动目标快速检测系统，该系统的实现方案包括:预处理单元、分离单元、组成单元以及检测单元；其中，
[0016]预处理单元，用于对由天线获取的多通道的雷达回波数据进行预处理，并将预处理后的雷达回波数据发送给分离单元；
[0017]分离单元，用于接收预处理单元发送的预处理后的数据后，将预处理后的雷达回波数据组成实部矩阵及虚部矩阵，采用矩阵恢复方法，分离出运动目标数据的实部矩阵及虚部矩阵，并将分离的运动目标数据的实部矩阵及虚部矩阵发送给组成单元；
[0018]组成单元，用于接收分离单元发送分离的运动目标数据实部矩阵及虚部矩阵，将分离的运动目标数据的实部矩阵及虚部矩阵组成多通道的运动目标数据；
[0019]检测单元，用于接收组成单元发送的多通道的运动目标数据，将多通道运动目标数据矩阵的绝对值沿通道方向逐像素点平方相加，并在能量域检测出运动目标。
[0020]该系统进一步包括:获取单元，采用广域扫描方式，获取多通道的雷达回波数据，并将获取的多通道的雷达回波数据发送给预处理单元；所述预处理单元，还用于接收获取单元发送的多通道的雷达回波数据。
[0021]本发明的有益效果:本发明提供的运动目标检测方法及系统的运算量小，有效地抑制杂波，将组成的多通道运动目标数据矩阵的绝对值沿通道方向逐像素点平方相加，并在能量域检测运动目标，能对运动目标进行快速、准确地检测运动目标。另外，采用广域扫描方式，获取多通道的雷达回波数据，可实现大范围内运动目标的有效检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明运动目标检测方法流程示意图；
[0023]图2为机载多通道广域扫描示意图；
[0024]图3为实施例一运动目标检测方法流程示意图；
[0025]图4为实施例二非均匀场景的杂波噪声比随距离单元的变化示意图；
[0026]图5为实施例二第三个通道的距离-多普勒域的雷达回波数据示意图；
[0027]图6为实施例二运动目标检测的结果示意图；
[0028]图7为本发明利用计算机实现运动目标检测系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图及实施例对本发明再作进一步详细的说明。
[0030]如图1所示本发明运动目标检测方法，利用包括预处理单元、分离单元、组成单元以及检测单元且基于矩阵恢复的运动目标快速检测系统，实现所述方法包括以下步骤:
[0031]步骤101:利用预处理单元对由天线获取的多通道的雷达回波数据进行矩阵恢复方法前的预处理；获取的雷达回波由于经过了距离向和方位向采样，其实质上是二维复矩阵；雷达回波是由运动目标、杂波和噪声三部分组成，本发明的目的是从获取的雷达回波中分离运动目标。
[0032]具体地，对获取的多通道的雷达回波数据依次进行通道均衡处理、距离压缩和方位向快速傅里叶变换处理、以及通道间隔引起的相位差异补偿的预处理，得到适合矩阵恢复处理的数据。所述适合矩阵恢复处理的数据是指经过预处理后不同通道的雷达回波数据中来自静止物体部分的数据已经基本相同，而来自动目标部分的数据则呈现稀疏性差异。其中，进行距离压缩和方位向快速傅里叶变换的目的为:将获取的多通道的雷达回波数据变换到距离-多普勒域。
[0033]在进行通道间隔引起的相位差异补偿处理时，该方法还可以进一步包括:
[0034]对每个通道的雷达回波数据进行相位差异补偿，补偿的相位差用公式可以表示
为:
[0035]
【权利要求】
1.一种基于矩阵恢复的运动目标快速检测方法，其特征在于，利用包括预处理单元、分离单元、组成单元以及检测单元且基于矩阵恢复的运动目标快速检测系统，实现所述方法的步骤包括: 步骤S1:利用预处理单元对由天线获取的多通道的雷达回波数据依次进行通道均衡处理、距离压缩和方位向快速傅里叶变换处理、以及通道间隔引起的相位差异补偿的预处理，得到适合矩阵恢复处理的数据； 步骤S2:分离单元对适合矩阵恢复处理的数据做重排处理，获得预处理后的多通道的雷达回波数据的实部矩阵及虚部矩阵，并对预处理后的多通道的雷达回波数据的实部矩阵及虚部矩阵做矩阵恢复处理，分离出运动目标的雷达回波数据的实部矩阵及虚部矩阵； 步骤S3:组成单元对分离的运动目标的雷达回波数据的实部矩阵及虚部矩阵再次做数据重排处理，获得多通道运动目标数据矩阵； 步骤S4:检测单元将多通道运动目标数据矩阵的绝对值沿通道方向逐像素点平方相加，并在能量域检测运动目标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对每个通道的雷达回波数据的实部矩阵按照列的顺序进行进栈操作，从而将该实部矩阵的数据生成新实部矩阵的一列数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对每个通道的雷达回波数据的虚部矩阵按照列的顺序进行进栈操作，从而将该虚部矩阵的数据生成新虚部矩阵的一列数据。
4.根据权利要求1所述 的方法，其特征在于，将分离的运动目标的雷达回波数据的实部矩阵中的每一列数据进行出栈操作，生成相应通道的运动目标雷达回波数据的实部矩阵。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将分离的运动目标的雷达回波数据的虚部矩阵中的每一列数据直接写出进行出栈操作，生成相应通道的运动目标雷达回波数据的虚部矩阵。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用广域扫描方式，获取多通道的雷达回波数据。
7.一种利用权利要求1所述方法的基于矩阵恢复的运动目标快速检测系统，其特征在于，所述系统包括:预处理单元、分离单元、组成单元以及检测单元；其中: 预处理单元，用于对获取的多通道的雷达回波数据进行预处理，并将预处理后的数据发送给分离单元； 分离单元，用于接收预处理单元发送的预处理后的数据后，将预处理后的雷达回波数据组成实部矩阵及虚部矩阵，采用矩阵恢复方法，分离出运动目标数据的实部矩阵及虚部矩阵，并将分离的运动目标数据的实部矩阵及虚部矩阵发送给组成单元； 组成单元，用于接收分离单元发送分离的运动目标数据实部矩阵及虚部矩阵，将分离的运动目标数据的实部矩阵及虚部矩阵组成多通道的运动目标数据； 检测单元，用于接收组成单元发送的多通道的运动目标数据，将多通道运动目标数据矩阵的绝对值沿通道方向逐像素点平方相加，并在能量域检测出运动目标。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括: 获取单元，采用广域扫描方式，获取多通道的雷达回波数据，并将获取的多通道的雷达回波数据发送给预处理单元；所述预处理单元，还用于接收获 取单元发送的多通道的雷达回波数据。
【文档编号】G01S7/41GK103513234SQ201210208844
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】闫贺, 李飞, 邓云凯, 王宇 申请人:中国科学院电子学研究所