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一种吊顶雷达地面虚警抑制方法

阅读:629发布:2020-05-13

专利汇可以提供一种吊顶雷达地面虚警抑制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 吊顶 雷达地面虚警抑制方法,其步骤为:步骤S1:通过吊顶雷达探测系统对车厢内区域进行探测,获取得到车厢内部结构特征 信号 ,并通过吊顶雷达同时获取车厢内区域目标特征信号;步骤S2:将得到的车厢内区域目标信号与得到的车厢内部结构特征进行匹配,得到特征匹配后的目标信号,将虚警予以滤除。本发明具有原理简单、易实现、可实现虚警抑制、提高准确性等优点。,下面是一种吊顶雷达地面虚警抑制方法专利的具体信息内容。

1.一种吊顶雷达地面虚警抑制方法,其特征在于,步骤为:
步骤S1:通过吊顶雷达探测系统对车厢内区域进行探测,获取得到车厢内部结构特征信号,并通过吊顶雷达同时获取车厢内区域目标特征信号;
步骤S2:将得到的车厢内区域目标信号与得到的车厢内部结构特征进行匹配,得到特征匹配后的目标信号,将虚警予以滤除。
2.根据权利要求1所述的吊顶雷达地面虚警抑制方法,其特征在于,所述步骤S1中提取车厢内部结构特征信号的过程是:
步骤S10:通过吊顶雷达探测系统获得经过一定信号预处理的含有车厢内部结构特征信息的多通道回波信号echos(t),然后对多通道回波信号进行成像算法处理;
步骤S20:将步骤S10中获得成像结果Is(x,y)进行与设定检测阈值限值的比较,通过比较得到车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)。
3.根据权利要求1所述的吊顶雷达地面虚警抑制方法,其特征在于,所述步骤S1中车厢内区域目标特征信号的过程是:
步骤S30:通过吊顶雷达探测系统获得经过一定信号预处理的含有车厢内区域目标特征信息的多通道回波信号echot(t),然后对多通道回波信号进行成像算法处理;
步骤S40:将步骤S30中获得成像结果进行与设定检测阈值或门限值的比较,通过比较得到车厢内区域目标特征二值图BIt(x,y)。
4.根据权利要求2或3所述的吊顶雷达地面虚警抑制方法,其特征在于,所述获取得到车厢内部结构特征信号和获取车厢内区域目标特征信号均包括以下步骤:
步骤S101:首先将成像区域划分为M×N个像素点,ym(m=1,2,...,M)和xn(n=1,2,...,N)分别表示距离向和方位向上像素点的坐标值;
步骤S102:雷达等效孔径数为NUM,计算每一个像素点(xn,ym)与所有收发天线组合之间的双程时延:
其中,k=1,2,...,NUM表示通道标签,(xT(k),yT(k))表示发射天线坐标,(xR(k),yR(k))表示接收天线坐标,c=3.0×108m/s表示光速;
表示像素点到发射天线的距离,
表示像素点到接收天线的距离;
步骤S300:计算每一个像素点的相位补偿:
phasek(xn,ym)=exp(j2πfc·(dT+dR)/c)
其中,k=1,2,...,NUM表示通道标签,fc为载频,c为光速;
步骤S103:计算相干叠加结果得到车厢内部结构特征信号或车厢内区域目标特征信号。
5.根据权利要求4所述的吊顶雷达地面虚警抑制方法,其特征在于,所述获取得到车厢内部结构特征信号和获取车厢内区域目标特征信号均包括以下步骤:
步骤S201:设定恒虚警概率PA;设定上下左右保护窗:guard_top、guard_bottom、guard_left、guard_right;上下左右参考窗:refer_top、refer_bottom、refer_left、refer_right;
步骤S202:计算参考单元数量N,计算门限乘积因子α:
步骤S203:计算参考单元均值
其中xref(i)表示每个参考单元值。再计算得到估计门限值Th:
步骤S204:最后将Is(x,y)每个像素点与门限Th比较得到车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)。
6.根据权利要求1或2或3所述的吊顶雷达地面虚警抑制方法,其特征在于,所述步骤S2中是将车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)与车厢内部目标特征二值图BIt(x,y)对应元素进行匹配:
BIt(xn,ym)=(BIs(xn,ym)=BIt(xn,ym))?0:1
即若目标特征二值图BIt(x,y)与车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)对应元素值相等,则令目标特征二值图BIt(x,y)中该元素值重新赋值为0。
7.根据权利要求2或3所述的吊顶雷达地面虚警抑制方法,其特征在于,所述成像算法处理采用后向投影BP算法,利用后向投影BP算法进行相干叠加,得到图像域数据;或者,所述成像算法处理采用距离多普勒RD算法。
8.根据权利要求2或3所述的吊顶雷达地面虚警抑制方法,其特征在于,所述在成像处理后进行比较时,采用CFAR恒虚警率检测法得到二值图;或者,用最大值阈值法替代,即找到数组中最大值max(x,y),以最大值的小数倍a·max(x,y)作为阈值,其中0

说明书全文

一种吊顶雷达地面虚警抑制方法

技术领域

[0001] 本发明主要涉及到雷达应用技术领域,特指一种吊顶雷达地面虚警抑制方法。

背景技术

[0002] 利用电磁波的穿透性及传输特性,吊顶雷达可穿过货物如衣服,食品等非金属介质对藏匿在货物下的人体目标进行探测,通过对藏匿在车厢里的目标的回波信号进行一系列数据处理,可探测跟踪多个隐蔽人体目标,从而进行报警,因而被广泛应用于监狱等安防领域。
[0003] 在探测过程中,以对车厢进行检测为例,由于电磁波在装满货物的车厢内部传播时发生各种反射、散射和折射,导致回波信号中存在大量的多径干扰,从而引起虚警进而影响车厢内目标的精确检测和判断,从而严重影响目标的探测。因此,如何去除由于车厢内部结构引起的虚警,减少虚报情况,这对吊顶雷达的实用性具有十分重要的意义价值。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种原理简单、易实现、可实现虚警抑制、提高准确性的吊顶雷达地面虚警抑制方法。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
[0006] 一种吊顶雷达地面虚警抑制方法,其步骤为:
[0007] 步骤S1:通过吊顶雷达探测系统对车厢内区域进行探测,获取得到车厢内部结构特征信号,并通过吊顶雷达同时获取车厢内区域目标特征信号;
[0008] 步骤S2:将得到的车厢内区域目标信号与得到的车厢内部结构特征进行匹配,得到特征匹配后的目标信号,将虚警予以滤除。
[0009] 作为本发明的进一步改进:所述步骤S1中提取车厢内部结构特征信号的过程是:
[0010] 步骤S10:通过吊顶雷达探测系统获得经过一定信号预处理的含有车厢内部结构特征信息的多通道回波信号echos(t),然后对多通道回波信号进行成像算法处理;
[0011] 步骤S20:将步骤S10中获得成像结果Is(x,y)进行与设定检测阈值限值的比较,通过比较得到车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)。
[0012] 作为本发明的进一步改进:所述步骤S1中车厢内区域目标特征信号的过程是:
[0013] 步骤S30:通过吊顶雷达探测系统获得经过一定信号预处理的含有车厢内区域目标特征信息的多通道回波信号echot(t),然后对多通道回波信号进行成像算法处理;
[0014] 步骤S40:将步骤S30中获得成像结果进行与设定检测阈值或门限值的比较,通过比较得到车厢内区域目标特征二值图BIt(x,y)。
[0015] 作为本发明的进一步改进:所述获取得到车厢内部结构特征信号和获取车厢内区域目标特征信号均包括以下步骤:
[0016] 步骤S101:首先将成像区域划分为M×N个像素点,ym(m=1,2,...,M)和xn(n=1,2,...,N)分别表示距离向和方位向上像素点的坐标值;
[0017] 步骤S102:雷达等效孔径数为NUM,计算每一个像素点(xn,ym)与所有收发天线组合之间的双程时延:
[0018]
[0019] 其中,k=1,2,...,NUM表示通道标签,(xT(k),yT(k))表示发射天线坐标,(xR(k),yR(k))表示接收天线坐标,c=3.0×108m/s表示光速;
[0020] 表示像素点到发射天线的距离,
[0021] 表示像素点到接收天线的距离;
[0022] 步骤S300:计算每一个像素点的相位补偿:
[0023] phasek(xn,ym)=exp(j2πfc·(dT+dR)/c)
[0024] 其中,k=1,2,...,NUM表示通道标签,fc为载频,c为光速;
[0025] 步骤S103:计算相干叠加结果得到车厢内部结构特征信号或车厢内区域目标特征信号。
[0026] 作为本发明的进一步改进:所述获取得到车厢内部结构特征信号和获取车厢内区域目标特征信号均包括以下步骤:
[0027] 步骤S201:设定恒虚警概率PA;设定上下左右保护窗:guard_top、guard_bottom、guard_left、guard_right;上下左右参考窗:refer_top、refer_bottom、refer_left、refer_right;
[0028] 步骤S202:计算参考单元数量N,计算门限乘积因子α:
[0029]
[0030] 步骤S203:计算参考单元均值
[0031]
[0032] 其中xref(i)表示每个参考单元值。再计算得到估计门限值Th:
[0033]
[0034] 步骤S204:最后将Is(x,y)每个像素点与门限Th比较得到车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)。
[0035] 作为本发明的进一步改进:所述步骤S2中是将车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)与车厢内部目标特征二值图BIt(x,y)对应元素进行匹配:
[0036] BIt(xn,ym)=(BIs(xn,ym)=BIt(xn,ym))?0:1
[0037] 即若目标特征二值图BIt(x,y)与车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)对应元素值相等,则令目标特征二值图BIt(x,y)中该元素值重新赋值为0。
[0038] 作为本发明的进一步改进:所述成像算法处理采用后向投影BP算法,利用后向投影BP算法进行相干叠加,得到图像域数据;或者,所述成像算法处理采用距离多普勒RD算法。
[0039] 作为本发明的进一步改进:所述在成像处理后进行比较时,采用CFAR恒虚警率检测法得到二值图;或者,用最大值阈值法替代,即找到数组中最大值max(x,y),以最大值的小数倍a·max(x,y)作为阈值,其中0
[0040] 与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0041] 1、本发明的吊顶雷达地面虚警抑制方法,原理简单、易实现,通过探测范围内的全景信息,提取车厢内部结构特征信号和和目标探测结果相融合,通过特征匹配来去除由于车厢内部结构引起的虚警,减少虚报情况。
[0042] 2、本发明的吊顶雷达地面虚警抑制方法,利用吊顶雷达进行一次背景探测,提取车厢内部结构特征信号,即可实现虚警抑制功能,实时性好;同时在未知车厢内部结构的情况下即可实现虚警抑制功能。
[0043] 3、本发明的吊顶雷达地面虚警抑制方法,可有效提取车厢内部结构特征,为使用者提供结构特征参考,提高判断准确性,通过进行特征匹配可有效抑制车厢内部结构产生的虚警,提高目标探测的准确性。附图说明
[0044] 图1是本发明方法的流程示意图。
[0045] 图2是本发明在具体应用实例中实际探测场景车厢内部结构俯视示意图。
[0046] 图3是本发明在具体应用实例中车厢内部结构提取结果示意图。
[0047] 图4是本发明在具体应用实例中车厢内部目标探测结果示意图。
[0048] 图5是本发明在具体应用实例中匹配后目标结果的示意图。

具体实施方式

[0049] 以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0050] 如图1所示,本发明的吊顶雷达地面虚警抑制方法,其步骤为:
[0051] 步骤S1:通过超宽带吊顶雷达探测系统对车厢内区域进行探测,获取得到车厢内部结构特征信号,并通过超宽带吊顶雷达同时获取车厢内区域目标特征信号;
[0052] 步骤S2:将得到的车厢内区域目标信号与得到的车厢内部结构特征进行匹配,得到特征匹配后的目标信号,从而将虚警予以滤除。
[0053] 如图2所示,在具体应用实例中本发明将吊顶雷达吊装在4m左右高的房顶上对车厢内进行实时检测。本发明具有实现方法简单、能够有效抑制由车厢内部结构分布引起的虚警,且实时性好及效率高的优点。
[0054] 在具体应用实例中,在步骤S1中提取车厢内部结构特征信号的过程是:
[0055] 步骤S10:通过雷达系统获得经过一定信号预处理的含有车厢内部结构特征信息的多通道回波信号echos(t),然后对多通道回波信号进行后向投影(BP,Back Projection)成像算法处理。
[0056] 步骤S20:将步骤S10中获得的BP成像结果Is(x,y)进行二维CFAR(恒虚警)检测,通过比较得到车厢内部结构特征二值图。
[0057] 在具体应用实例中,所述步骤S10的详细过程包括:
[0058] 步骤S101:首先将成像区域划分为M×N个像素点,ym(m=1,2,...,M)和xn(n=1,2,...,N)分别表示距离向和方位向上像素点的坐标值;
[0059] 步骤S102:雷达等效孔径数为NUM,计算每一个像素点(xn,ym)与所有收发天线组合之间的双程时延:
[0060]
[0061] 其中,k=1,2,...,NUM表示通道标签,(xT(k),yT(k))表示发射天线坐标,(xR(k),yR(k))表示接收天线坐标,c=3.0×108m/s表示光速;
[0062] 表示像素点到发射天线的距离,
[0063] 表示像素点到接收天线的距离;
[0064] 步骤S300:计算每一个像素点的相位补偿:
[0065] phasek(xn,ym)=exp(j2πfc·(dT+dR)/c)
[0066] 其中,k=1,2,...,NUM表示通道标签,fc为载频,c为光速;
[0067] 步骤S103:计算相干叠加结果:
[0068]
[0069] 其中,zk(x,y)=echos(t-τk(x,y))×phasek(x,y)表示第k个孔径域数据,NUM表示雷达等效孔径数。
[0070] 在具体应用实例中,所述步骤S20的详细过程包括:
[0071] 步骤S201:设定恒虚警概率PA;设定上下左右保护窗:guard_top、guard_bottom、guard_left、guard_right;上下左右参考窗:refer_top、refer_bottom、refer_left、refer_right;
[0072] 步骤S202:计算参考单元数量N,计算门限乘积因子α:
[0073]
[0074] 步骤S203:计算参考单元均值
[0075]
[0076] 其中xref(i)表示每个参考单元值。再计算得到估计门限值Th:
[0077]
[0078] 步骤S204:最后将Is(x,y)每个像素点与门限Th比较得到车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)。
[0079] 在具体应用实例中,在步骤S1中获取车厢内区域目标特征信号是通过雷达系统获得经过一定信号预处理和杂波抑制的含有目标特征信息的多通道回波信号echot(t),采用与上述步骤S10中相同步骤和方法即得到目标特征二值图BIt(x,y),在此就不再赘述。
[0080] 在具体应用实例中,所述步骤S2中是将步骤S10和步骤S20得到的车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)与目标特征二值图BIt(x,y)对应元素进行匹配:
[0081] BIt(xn,ym)=(BIs(xn,ym)=BIt(xn,ym))?0:1
[0082] 即若目标特征二值图BIt(x,y)与车厢内部结构特征二值图BIs(x,y)对应元素值相等,则令目标特征二值图BIt(x,y)中该元素值重新赋值为0。
[0083] 其中,CFAR(Constant False-Alarm Rate)为恒虚警率。可以理解,在具体应用实例中CFAR检测方法也可以有其他的替代方式,比如可以用最大值阈值法替代,即找到数组中最大值max(x,y),以最大值的小数倍a·max(x,y)(0
[0084] 其中,后向投影BP(Back Projection)为成像算法。可以理解,在具体应用实例中后向投影BP方法也可以有其他的替代方式,例如类似的成像算法还可以是距离多普勒RD(Range Doppler)算法等等,只要能够满足本发明的实际检测需要即可,这都应该在本发明的保护范围之内。
[0085] 本发明在一个具体应用实例中,首先,由雷达系统获得回波数据并经过不同的信号预处理分别获得含有车厢内部结构特征信息的信号和含有目标特征信息的信号;其次,对两信号分别进行后向投影算法和CFAR检测等信号处理获得车厢内部结构特征信号如图3和目标特征信号如图4;最后将车厢内部结构特征信号目标特征信号进行特征匹配得到匹配后目标信号如图5所示,从而得到纯净目标信号。
[0086] 以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
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