一种基于SDR的海上慢小目标检测方法和电子设备与流程

本发明属于雷达，涉及一种基于sdr的海上慢小目标检测方法和电子设备，特别涉及一种基于sdr(信干比)的海上慢小目标检测方法。

背景技术：

1、在当今复杂的国际形势下，海面监测的重要性愈发凸显，海上慢小目标的检测不论是民用或者军用都有着非常重要的意义。传统的雷达系统在检测慢小目标方面存在一定的局限性。特别是对于慢速移动的小目标，如小型船只、橡皮艇、漂浮物等，往往会受到环境干扰和信号弱化的影响，导致检测困难。因此，需要一种更加高效和精准的海上慢小目标检测系统和方法。

2、现有技术中，一些系统采用了多传感器融合的方法，结合雷达、光学成像、红外传感器等多种技术，以提高目标检测的准确性和鲁棒性。然而，这些系统往往存在着成本高、能耗大、复杂度高等问题，限制了其在实际应用中的推广和应用。

3、因此，本发明提出了一种基于sdr的海上慢小目标检测系统及方法，通过对复杂的海面环境进行精细化处理，基于不同区域的sdr进行多帧联合积累处理，能够有效地识别和跟踪海上慢小目标，提高检测的准确性和实时性。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、为了避免现有技术的不足之处，解决的技术问题是：针对海面慢小目标回波微弱且易受环境干扰的特性，本发明提出一种基于sdr的海上慢小目标检测方法和电子设备。设计了一种基于sdr(信干比，干扰包括杂波和噪声等)的海上慢小目标检测系统及方法，将检测概率pd和虚警概率pfa解耦，pd通过不同分区中对应的一级最低sdr检测门限sdrmin来保证，pfa通过多帧联合积累剔除虚假航迹来保证，以获得同一检测准则下，检测性能的提升。且本发明设计的目标检测系统符合雷达系统处理的实时性要求，可以直接工程应用。

3、技术方案

4、一种基于sdr的海上慢小目标检测方法，其特征在于步骤如下：

5、步骤1：对信号预处理系统预处理后的单脉冲脉压数据、方位信息、时间数据，通过拼帧处理，形成单帧扫描数据即原始视频数据；

6、步骤2：从电子海图数据库中提取海洋和陆地的地理信息数据，将地理信息数据与单帧扫描数据进行配准和融合，得到海岸线，实现海陆区域的分割，得到海面分区和陆地区域；

7、所述海陆区域的分割包括海面分区、海岸线、岛屿或陆地边界；

8、步骤3：将海面分区分为海杂波区、噪声区、杂噪过渡区；

9、步骤4：估计海面分区中各个分区的背景干扰功率pd1、pd2、pd3，计算各个分区中各个分辨单元的信号功率相对于背景干扰功率的信干比sdr1、sdr2、sdr3,根据设定一级检测门限sdrmin，大于一级检测门限的分辨单元设置为1，小于一级检测门限的分辨单元设置为0，形成单帧0/1表；

10、所述一级检测门限sdrmin为6～10db；

11、步骤5：采用二维卷积模版与单帧0/1表进行匹配滤波，生成帧预检测结果；

12、步骤6：设定距离波门和方位波门，将在同一个距离波门和方位波门内的点迹归并为同一类点，再设定凝聚准则完成该类点迹中凝聚点的求取，并形成目标点迹参数的估值；所述距离波门的距离为±10m，方位波门的方位为±1°；

13、步骤7：按照凝聚准则选定目标凝聚点，将目标凝聚点形成每帧的点迹列表，采用有限帧滑窗处理技术和统计规划方法处理点迹列表，建立滑窗内各帧间点迹的关联，进行轨迹构建；符合二级sdr检测门限sdr2的点迹保留，剔除其它点迹，完成目标的检测，得到检测点；

14、所述sdr2＝sdrmin*q，q为轨迹中包含的检测点的个数；

15、所述点迹列表包含序号、距离、方位、时间、信号功率、背景干扰功率。

16、所述信号预处理系统预处理后的单脉冲脉压数据是对雷达回波信号的预处理得到的单脉冲脉压数据。

17、所述二维卷积模板即带有权重的二维矩阵，矩阵大小大于目标尺寸，矩阵权重根据雷达方向图的分布，以捕捉与雷达方向图相匹配的特征进行设置。

18、所述步骤3的海面分区分为海杂波区、噪声区、杂噪过渡区时，对单帧扫描数据中的单根脉冲数据，计算每一个分辨单元左右序列的浮动差δp，选取整根脉冲数据中浮动差δp最大的点，记录为杂波区和待定区的分割点，单帧扫描数据的所有分割点组成了杂波区、待定区的分割数组，剔除奇异点，剩余的点利用卡尔曼滤波算法进行滤波后形成杂波区域和待定区域的分割曲线；采用上述过程得到杂波区、待定区的分区；再对待定区重复上述过程，得到噪声区、杂噪过渡区的分区；所述浮动差δp采用下式计算：

19、

20、

21、其中，μleft为左序列的均值，μright为右序列的均值，sleft为左序列的标准差，sright为右序列的标准差，nleft为做序列点数，nright为右序列点数。

22、所述凝聚准则，包括几何中心法、最大幅度法、前沿位置法、船艏位置法。

23、所述海面分区中各个分区的背景干扰功率pd1、pd2、pd3的估计方法采用：矩估计法、最大似然估计法或分位点估计法。

24、一种利用所述的方法实现目标分类的方法，其特征在于依据轨迹构建时获取的粗速度v，判定目标的动静类型，并添加标识信息，即若粗速度位于静止目标阈值范围内，则判定为静止目标；若粗速度超出静止目标阈值，则判定为动目标；根据目标点迹处对应的原始视频回波块的面积和归一化幅度信息，初步判断船的大小，并添加标识信息包括大船、中船或小船；即若回波块的面积和归一化幅度均小于阈值一，则判定为小船；若回波块的面积和归一化幅度均大于阈值二，则判定为大船；其他为中船；所述静止目标阈值范围为±0.1m/s。

25、一种利用所述的方法生成综合视频的方法，其特征在于根据步骤6得到检测点，以检测点的位置，回找原始视频中的对应点，以此点为起点找该回波块的边缘点，后根据区域生成法生成整个回波块，进行保留，其余位置铺满同噪声等级包括同分布、同功率的背景数据，形成综合视频。

26、一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如所述基于sdr的海上慢小目标检测方法、目标分类的方法和生成综合视频的方法的数据迁移的步骤。

27、一种计算机程序产品，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现所述基于sdr的海上慢小目标检测方法、目标分类的方法和生成综合视频的方法。

28、有益效果

29、本发明提出的一种基于sdr的海上慢小目标检测方法和电子设备，技术方案包括以下步骤：

30、接收信号预处理系统发送的单脉冲数据，通过拼帧模块对单脉冲数据进行拼帧，将单个扫描周期的数据拼成一帧，形成整帧原始视频数据；

31、利用电子海图进行海陆分割，区分陆地和海域；

32、将整片复杂的海域通过海面分区算法精细化分区为海杂波区、噪声区、杂噪过渡区等；

33、接收操控终端系统发送的一级sdr检测门限sdrmin，对不同分区估计背景功率，设置不同分区的一级sdr检测门限sdrmin，处理后生成单帧0/1表；

34、根据目标尺寸及雷达方向图特性，设计二维卷积模版，与单帧0/1表进行匹配滤波，生成帧预检测结果；

35、按照距离、方位上的特性，对帧预检测结果中有用的点迹进行归并和分辨，完成目标凝聚点的求取，形成目标点迹参数的估值；

36、有限帧滑窗处理，对有限帧采用mf-tbd处理技术，根据二级sdr检测门限sdr2，剔除虚假航迹，完成目标的检测。

37、还可以对目标进行分类，并添加标识信息；根据目标检测结果，结合原始视频，完成综合视频的处理；将点迹数据、标识信息、原始视频、综合视频等上报操控终端。

38、本发明的技术效果在于：本发明所设计的方法充分利用了辅助工具和相关算法设计，将整个海面监测进行精细化分区，再利用两级sdr门限的配合，实现检测准则中虚警概率和检测概率的解耦，在保证较低虚警概率pfa和相同检测概率pd的同时，将sdr检测提升到6db左右，相较传统的单脉冲检测，本发明检测性能提升了6个db左右。