基于遍历随机Hough变换的弱目标检测前跟踪方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于遍历随机Hough变换的弱目标检测前跟踪方法。本发明首先对所有帧雷达回波数据进行杂波抑制第一门限处理，并单独存储各帧超过第一门限数据；其次对所有超过第一门限的雷达回波数据叠加到数据空间，在对数据空间中所有点进行Hough变换时本发明提出了一种遍历配对的思想，对数据空间中所有不同点进行一一配对求取直线参数的方法；然后对数据空间中所有点进行遍历Hough变换，求取直线参数；接着对所求直线参数进行投票。最后提取投票值最大的直线参数，实现航迹回溯。本发明可以实现复杂背景环境下弱目标的检测与跟踪，同时具有较好的检测性能和跟踪精度。
【专利说明】 基于遍历随机Hough变换的弱目标检测前跟踪方法
【技术领域】
[0001]本发明属于雷达数据处理领域，涉及一种基于遍历随机Hough变换的弱目标检测前跟踪方法。
【背景技术】
[0002]低信噪比目标的及时检测和准确连续跟踪问题是雷达探测系统需要解决的关键技术之一。传统的检测后跟踪，通过设置门限判断单帧目标是否存在，在检测到目标后再进行跟踪。这种方法在目标信噪比较高时具有较好的检测跟踪性能，但是当目标信噪比较低时，由于目标淹没在杂波信号中，利用此种方法对目标进行检测跟踪将会引起目标信号的丢失，不利于低信噪比环境下的目标检测跟踪。检测前跟踪方法TBD是雷达微弱目标检测跟踪的一种有效方法(Track Before Detect, TBD)，其对原始量测数据不做门限处理或采用较小的门限，通过多帧能量积累的方式提高目标信噪比从而实现监视雷达对目标的检测能力的提高，在得到检测结果时同时宣布跟踪结果。其实质是以时间换取能量，提高目标的信噪比。基于Hough变换的TBD方法不需要目标先验信息，能把源于同一目标的回波能量进行非相参积累，增强目标信噪比，进而检测出微弱目标信号。由于标准Hough变换所需计算时间和存储量较大，从而后面的研究者在此技术上进行了改进，提出了随机Hough变换、修正Hough变换和广义Hough变换等技术。传统随机Hough变换从多帧叠加的累加回波数据中平面中检测目标航迹，没有对目标数据选取加以任何约束的方法，会造成检测概率较低，虚假航迹偏多的状况，同时动态链接表中的直线参数选定后就不会改变，对落入其一定误差内的点进行投票，为遍历动态链接表寻找最优解，这样恢复出来的航迹与真实航迹将会存在较大的偏差。针对这些问题，基于遍历随机Hough变换对所有过门限数据进行遍历配对求取直线参数，再从每帧雷达回波数据中选取对直线参数有贡献点的方法来实现航迹的回溯。这种方法具有较高的检测概率，并且还能避免出现漏警的情况。

【发明内容】

[0003]本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于遍历随机Hough变换的弱目标检测前跟踪方法。该方法解决了现有的基于随机Hough变换的目标检测前跟踪方法中存在的检测概率不高，容易出现虚警的问题。同时可进一步提高跟踪精度。
[0004]本发明包括以下步骤:
[0005](I)对Hough参数空间进行量化处理。
[0006](2)将每次仿真中k帧不同的超过第一门限的雷达回波数据分别存储在K个不同的矩阵中，其中第k帧超过第一门限数据的存储矩阵表示为zk。
[0007](3)将所有帧过第一门限的数据叠加到数据平面W中，并对所有不同数据点进行遍历求取直线参数(P，Θ )，并放入动态链接表A中。
[0008](4)对动态链接表中的直线参数进行逐一对比投票，若两者满足一定误差范围，则对动态链接表A中所选的参数值的投票值加I。[0009](5)求取A中投票值最大点并提取最后直线参数值(P，Θ)。
[0010](6)根据直线参数(P，Θ)，在各单帧过第一门限回波数据中提取对所求参数有贡献点。
[0011 ] (7)根据所求点实现对目标状态的估计。
[0012](8)航迹回溯，显示跟踪结果，准备接受下一批多帧数据。
[0013]本发明的关键技术在于遍历配对数据空间中的不同数据，求取直线参数。动态链接表相互比较投票，选取最优直线参数；单帧提取数据回溯目标航迹。与传统的随机Hough变换相比本发明有两个优点:(I)、检测概率较高，由于其遍历配对了数据平面中的所有数据，从而利用了所有可能是目标位置数据的信息，避免了传统随机Hough变换中不是目标轨迹两点配对求取参数影响检测概率的问题；(2)、单帧回溯航迹。传统随机Hough变换中对目标航迹的回溯时，在数据平面中提取对目标航迹有贡献点的方法，当设置门限过高时，目标真实位置信息没有存储，从而导致漏警的情况。选用单帧雷达回波数据进行目标回溯时，可存储多次仿真量测数据，进而避免目标位置被丢弃的现象。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1为本发明流程图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合图1对本发明步骤作以下说明: [0016]步骤L参数空间量化。
[0017]Hough变换是对直线参数P，Θ的求取，所以利用基于Hough变换的TBD方法来实现目标检测跟踪首先要对Hough参数空间进行量化处理。
[0018]θ n = (η-1/2) Δ θ η = I, 2...,N0 (I)
[0019]Pn= (η-1/2) Δ ρ η = I, 2..., N P
[0020]其中Δ θ = Ji /N0, N0 为参数 θ 的分割段数；Δ ρ = L/Np, L = sqrt (nx2+ny2),Iij^Pny为雷达数据空间对应维度，Np为参数P分割段数。
[0021]步骤2.回波数据做门限处理并把单帧超过第一门限的雷达回波数据存储在不同矩阵。
[0022]对雷达回波数据进行Hough变换，得到目标参数。在对实际目标进行处理时，为了减少计算时间和降低虚警率，所以引入第一门限H。
[0023]将各帧超过第一门限的雷达回波数据分别存储在不同的ζ矩阵中。
[0024]zk = (xi；k, yi；k) ISkSKlSii^lk(2)
[0025]zk表示第k帧所有超过第一门限数据位置信息集合，(x,k, yi,k)为第k帧数据第i个数据的位置信息，Ik为第k帧数据超过第一门限数据个数。
[0026]步骤3.把所有超过第一门限数据叠加到数据空间
[0027]把所有数据叠加到数据平面W。在叠加过程中如果不同帧数据在相同位置都存在目标的话，则选取不同帧中目标幅值最大值作为该位置的幅度值，并把其对应位置信息存储在矩阵U中。
[0028]Ui = (Xi, Yi) I ^ i ^ L(3)[0029]式中L是数据空间中点的个数。
[0030]步骤4.遍历求取直线参数,并把逐一放入动态链接表
[0031]然后根据式(4)和(5)对U中的所有点进行遍历Hough变换，将每次求取的直线参数依次存储到动态链接表A。
【权利要求】
1.基于遍历随机Hough变换的弱目标检测前跟踪方法，其特征在于该方法包括以下步骤: 步骤一、对Hough参数空间进行量化处理； 步骤二、将每次仿真中k帧不同的超过第一门限的雷达回波数据分别存储在K个不同的矩阵中，其中第k帧超过第一门限数据的存储矩阵表示为zk ； 步骤三、将所有帧过第一门限的数据叠加到数据平面W中，并对所有不同数据点进行遍历求取直线参数(P，Θ )，并放入动态链接表A中； 步骤四、对动态链接表中的直线参数进行逐一对比投票，若两者满足一定误差范围，则对动态链接表A中所选的参数值的投票值加I ; 步骤五、求取动态链接表A中投票值最大点并提取最后直线参数值(P，Θ); 步骤六、根据直线参数(P，Θ)，在各单帧过第一门限回波数据中提取对所求参数有贡献点； 步骤七、根据所求点实现对目标状态的估计； 步骤八、航迹回溯，显示跟踪结果，准备接受下一批多帧数据。
【文档编号】G01S7/41GK103777187SQ201410017844
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】郭云飞, 郑晓枫, 彭冬亮, 唐学大, 周森山 申请人:杭州电子科技大学