[发明专利]一种基于帧间积累的弱小目标检测合并方法

权利要求书

1.一种基于帧间积累的弱小目标检测合并方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：获取一帧雷达回波信号，即雷达扫描一圈后对所有发射回波采样后的数据，称为当前帧数据；

步骤S2：将步骤S1获取的回波数据存储为若干个距离-方位的二维矩阵；

步骤S3：对当前帧数据进行帧间积累；

步骤S3.1：初始化背景数据帧，将步骤S2中建立的N×M的距离-方位的二维矩阵中将所有位置回波幅值设为0；

步骤S3.2：为背景数据帧赋初始值；用步骤S2获得的当前帧N×M的距离-方位的二维矩阵为背景数据赋值；

设Am,n表示当前帧的第m方位向的第n距离单元的幅度值Bm,n表示步骤S3.1获得背景数据中，与当前帧对应位置的幅度值，利用公式：

B_m,n＝A_m,n

以此法为背景数据帧所有N×M个位置的幅度值信息进行更新；

步骤S3.3：利用步骤S3.2获得的背景帧数据对当前帧进行帧间积累；利用步骤S3.2获得的背景帧数据对当前帧进行帧间积累；设检测幅度门限为T，帧间累加的方法为：

A_m,n＝A_m,n+B_m,n-T/2

设UppeerLimit表示设定的帧间积累幅度值的上限值，LowerLimit表示设定的帧间积累幅度值下限值；积累之后进行一次判定：若Am,n的值大于设定帧间积累上限UppeerLimit，则：

A_m,n＝UppeerLimit

若Am,n的值小于设定帧间积累下限LowerLimit，则：

A_m,n＝LowerLimit

以此法将当前帧所有的N×M个位置的幅度值信息进行计算；

步骤S3.4：更新帧间积累的背景数据；用步骤S3.3获得的当前帧数据对背景帧数据进行更新：

B_m,n＝A_m,n

以此法将背景数据所有的N×M个位置的幅度值信息进行更新；

步骤S3.5：当新获取一帧数据时，对当前帧和背景帧进行更新；当步骤S1和S2获得新的数据时，设Cm,n表示新获取当前帧的第m方位向的第n距离单元的幅度值，重复步骤S3.3和S3.4对新获取当前帧所有位置的幅度值信息进行更新：

C_m,n＝C_m,n+B_m,n-T/2

若Cm,n的值大于设定帧间积累上限，则：

C_m,n＝UppeerLimit

若Cm,n的值小于设定帧间积累下限，则：

C_m,n＝LowerLimit

并且更新帧间积累的背景数据：

B_m,n＝C_m,n

以此法将当前帧和背景帧所有的N×M个位置的幅度值信息进行计算和更新；

步骤S4：合并方位向上的连通区域；

步骤S4具体为：

利于幅值检测法，从步骤S3中获得的帧间积累后的当前帧数据的第一个方位向开始，利用检测门限T对每个距离单元的幅度值进行检测，若出现第一个大于T的幅度值，则将此连通区域的起始编号StartNum和结束编号EndNum均记为此距离单元的编号，然后继续对其之后连通区域的距离单元的幅度值进行检测，若幅度值大于检测门限，则用此距离单元号对联通区域的结束编号EndNum进行更新；以此法依次对其之后的距离单元幅度值进行检测，直到出现不大于检测门限的幅度值，则此连通区域结束，并且联通区域的EndNum保持不变，仍然为上一个距离单元的编号；

步骤S5：方位向上合并连通区域的信息计算；

步骤S5具体为：

方位向上合并之后的连通区域的信息计算包括连通区域的大小值、幅度、质心方位向、质心距离的计算；步骤S4进行合并后的方位向上的一个联通区域的大小值Size计算方法为：

Size＝EndNum-StartNum+1

幅度Amp计算方法为：

式中分子部分表示第一个方位向上的第StartNum到EndNum个距离单元的幅度和；质心的方位为此CPI的角度，此CPI的角度代表目标所处的角度，质心的距离R计算方法为：

步骤S6：重复步骤S4和S5，从第一个方位向开始，对所有方位向上的联通区域进行合并并计算目标信息；

步骤S7：判断联通区域是否与上一方位向上的联通区域相连；

步骤S7具体为：判断步骤S6进行方位向上合并后的连通区域能否与相邻方位向上的联通区域相连；设经过步骤S6处理的N×M的距离-方位的二维矩阵上的第一个方位向上一个连通区域的开始编号和结束编号分别为StartNum1和EndNum1，与其相邻的下一个方位向上的一个联通区域的开始编号和结束编号分别为StartNum2和EndNum2,若满足以下判断条件：

EndNum2≥StartNum1EndNum2≤EndNum1

或：

StartNum2≥StartNum1StartNum2≤EndNum1

或：

StartNum2≤StartNum1EndNum2≥EndNum1

则这两个联通区域可以合并；

步骤S8：相邻方位向的合并联通区域的信息计算；

步骤S8具体为：

合并后联通区域信息包括连通区域的大小值、幅度、质心方位向、质心距离的计算；满足步骤S7的第一个方位向上的联通区域大小为Size1，幅度为Amp1，质心方位为Azimuth1，质心距离为R1，与其相邻下一个方位向上的联通区域大小为Size2，幅度为Amp2，质心方位为Azimuth2，质心距离R2，合并后的连通区域的大小SizeNew的计算方法为：

SizeNew＝Size1+Size2

合并后的连通区域的幅度AmpNew计算方法为：

质心的方位向AzimuthNew和质心的距离向RNew计算方法分别为：

步骤S9：更新合并后的联通区域的信息；

步骤S9具体为：

利于步骤S8计算的信息，对合并之后联通区域信息更新；合并之后，步骤S8中的第一个方位向连通区域的大小值Size1、幅度Amp1、质心方位向Azimuth1、质心距离R1均更新为0；与其相邻下一个方位向连通区域的大小值Size2、幅度Amp2、质心方位向Azimuth2、质心距离R2分别为：

Size2＝SizeNew

Amp2＝AmpNew

Azimuth2＝AzimuthNew

R2＝RNew

步骤S10：由第二个方位向开始，重复步骤S7、S8和S9，依次将所有方位向上的可以合并的连通区域合并完毕并更新其信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于帧间积累的弱小目标检测合并方法，其特征在于：步骤S2具体为：

距离-方位二维矩阵的行代表距离向，个数为固定值，即距离单元个数；矩阵的列代表方位向，列数对应此帧回波的CPI个数，每个CPI表示一个角度方位的回波数据；设雷达在一帧中按方位向将扫描空间分为若干个方位，假设为N，每个方位向上的距离单元数为M，N和M均为自然数，每个距离单元的幅度初始值设为0，当此距离单元有回波时将回波的幅度记录在此距离单元位置，在N×M的距离-方位的二维矩阵所有对应位置记录回波幅值。