CN108318864B - 一种用于雷达目标检测中消除多径目标的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于雷达目标检测中消除多径目标的方法及装置，该方法步骤包括：S1.当每次根据雷达检测信号完成目标检测时，获取检测到的所有目标的位置信息；S2.分别比较所有目标的位置信息，根据各目标的位置信息比较结果查找出其中的多径目标，去除多径目标后得到最终的目标检测结果输出；该装置包括目标位置信息获取模块以及多径目标消除模块。本发明能够消除雷达目标检测中的多径目标干扰，且具有实现方法简单、实现成本低、消除效率及精度高等优点。

Description

一种用于雷达目标检测中消除多径目标的方法及装置

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种用于雷达目标检测中消除多径目标的方法及装置。

背景技术

由于电磁波反射现象的存在，当某一物体周围存在对某一波段电磁波的反射体时，该物体将会在反射体中产在一个反射镜像，而这种镜像的存在，对雷达探测目标是有害的，同时由于反射的多样性，如即使只有一个反射体，也会存在多个反射路径而产生多个虚假目标，上述由于反射所导致的不利影响，即为多径。如当一个人走进一间在整面墙壁装有一面大镜子的房间时，会产生一种这个房间很大的错觉，这便是多径效应的一种具体体现。

多径中的镜像拥有和真实目标完全一样的信号特征，只是在空间位置上同真实目标为对称的关系，若不对这种多径镜像加以甄别，一个真实目标信号检测的输出结果就会出现多个无用结果。当雷达接收检测信号时，反射会导致雷达回波从两个不同方向返回到雷达，同时会有多个镜像距离产生，使得雷达输出的大量“幻影”，这些附带出来的目标即是多径引起的，会极大降低雷达信号检测的可靠性，严重影响雷达使用者的体验。如对某些波段雷达发射信号来说，常见的水泥建筑墙体就是强反射体，反射会在墙内产生一个强镜像目标，使得雷达就会在原本不该出现目标的地方检测到一个强目标信号。

为消除雷达多径干扰，目前通常是采用旁瓣相消的方式，即为主天线同时设置若干个辅助天线，由辅助天线与主天线同时接收干扰信号，所有的信号回波中包含强度较高的期望信号和不需要的多径信号，将辅助天线进行加权求和处理后，得到与主天线干扰信号特性一致的信号，该信号与主天线干扰信号对消后，可抑制旁瓣进入雷达的干扰信号，实现多径干扰的消除。但是上述多径干扰消除方法，必须额外设置辅助天线，增加了硬件实现成本，同时实现辅助天线与主天线之间旁瓣相消的计算过程非常复杂，使得整个多径消除的过程所需耗费的软、硬件资源量大，且实现效率低。

发明内容

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，本发明提供一种能够消除雷达目标检测中的多径目标干扰，且具有实现方法简单、实现成本低、消除效率及精度高的用于雷达目标检测中消除多径目标的方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于雷达目标检测中消除多径目标的方法，步骤包括：

S1.当每次根据雷达检测信号完成目标检测时，获取检测到的所有目标的位置信息；

S2.分别比较所有目标的位置信息，根据各目标的位置信息比较结果查找出其中的多径目标，去除所述多径目标后得到最终的目标检测结果输出。

作为本发明方法的进一步改进：所述位置信息包括距离信息和角度信息。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S1的具体步骤为：定义一个用于存储所述目标的位置信息的数据结构targetinfo，每次完成目标检测时，将每个检测到的目标的距离信息、角度信息分别对应存入数据结构targetinfo_i＝(range_i,theta_i)中，将对应所有目标的数据结构targetinfo_i存入到集合S中；所述步骤S2中通过每次更新所述集合S以去除所述多径目标得到最终的目标检测结果。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S2中具体根据各目标之间的所述角度信息的比较结果查找出疑似多径目标，根据所述疑似多径目标与其他目标之间的所述距离信息的比较结果确定最终的所有多径目标。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S2的具体步骤为：

S21.在检测到的所有目标中，查找是否存在两个目标之间的角度信息的差值在指定范围内，如果查找到，确定其中一个目标为查找的疑似多径目标；

S22.查找检测到的所有目标中，是否存在与所述疑似多径目标与之间的距离信息的差值在指定范围内的目标，如果查找到，则将所述疑似多径目标以及查找到的目标确定为多径目标。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S21中具体将查找到的两个目标中距离信息较大的目标确定为疑似多径目标。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S1中具体根据雷达检测信号采用CFAR恒虚警检测方法完成目标检测。

一种用于雷达目标检测中消除多径目标的装置，包括：

目标位置信息获取单元，用于当每次根据雷达检测信号完成目标检测时，获取检测到的所有目标的位置信息；

多径目标消除单元，用于分别比较所有目标的位置信息，根据各目标的位置信息比较结果查找出其中的多径目标，去除所述多径目标后得到最终的目标检测结果输出。

作为本发明装置的进一步改进：所述目标位置信息获取单元具体获取的位置信息包括距离信息和角度信息，所述多径目标消除模块具体根据各目标之间的所述角度信息的比较结果查找出疑似多径目标，根据所述疑似多径目标与其他目标之间的所述距离信息的比较结果确定最终的所有多径目标。

作为本发明装置的进一步改进：所述多径目标消除模块包括：

第一查找单元，在检测到的所有目标中，查找是否存在两个目标之间的角度信息的差值在指定范围内，如果查找到，确定其中一个目标为查找的疑似多径目标；

第二查找单元，用于查找检测到的所有目标中，是否存在与所述疑似多径目标与之间的距离信息的差值在指定范围内的目标，如果查找到，则将所述疑似多径目标以及查找到的目标确定为多径目标。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明利用雷达目标检测中多径目标与真实目标之间的上述特性，通过在雷达每次完成目标检测后，获取所有检测目标的位置信息，根据各目标的位置信息之间的比较结果查找出其中满足所需位置特性的多径目标进行消除，而只保留真实目标的信息，使得雷达具备对多径目标的抑制能力，有效增强雷达处理复杂环境中目标的可靠性。

2)本发明仅需要逐个比较各目标的位置信息，由比较结果来确定哪些是多径目标，从而完成对多径目标的剔除，实现过程简单，无需增加其他硬件结构，易于工程实现，且计算过程简单、实现效率高、镜像捕获效果好，能够准确、高效的消除影响大的两个多径目标。

3)本发明通过包括距离信息和角度信息的位置信息实现多径目标的消除，无需复杂的处理过程，可以充分利用多径目标和真实目标之间存在角度和距离的规律来搜索真实目标的镜像，从而精确的消除影响大的两个多径目标。

附图说明

图1是本实施例用于雷达目标检测中消除多径目标的方法的实现流程示意图。

图2是多径现象具体来源的产生原理示意图。

图3为检测到的各目标的原理示意图。

图4为本发明在具体实施例中进行雷达目标检测的原理示意图。

图5是本发明在具体实施例中实现多径目标消除的实现流程示意图。

图6为本发明具体实施例中得到的仿真结果示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例用于雷达目标检测中消除多径目标的方法，步骤包括：

S1.当每次根据雷达检测信号完成目标检测时，获取检测到的所有目标的位置信息；

S2.分别比较所有目标的位置信息，根据各目标的位置信息比较结果查找出其中的多径目标，去除多径目标后得到最终的目标检测结果输出。

本实施例首先分析多径现象具体来源，如图2所示，多径目标产生有(a)～(d)四种情况，由图2可知，目标移动时除了检测到目标本身，最多时会出现3个多径目标，如图3(a)所示，真实目标具有以下特性：

真实目标来自于：雷达信号-目标-雷达；

目标测距：2r₁；

角度：θ₁；

速度：取决于目标角度、运动速度方向。

如图3(b)～(d)所示，各多径目标的特点如下：

①多径目标1

如图3(b)所示，多径目标1具有以下特性：

多径目标1来自于：雷达-目标-强反射体-雷达；

目标测距：r₁+r₂+r₃；

角度：θ₂；

速度：取决于目标角度、运动速度方向以及强反射体位置。

②多径目标2

如图3(c)所示，多径目标2具有以下特性：

多径目标2来自于：雷达-强反射体-目标-雷达。

目标测距：r₁+r₂+r₃。

角度：θ₁。

速度：取决于目标角度、运动速度方向以及强反射体位置。

③多径目标3

多径目标3一般较弱，通常测试不到；

目标测距：2(r₂+r₃)。

角度：θ₁。

由上述可知，将各多径目标与真实目标的距离与角度对比分别为：

真实目标：距离2r₁，角度θ₁。

多径目标1：测试距离为r₁+r₂+r₃，角度为θ₂。

多径目标2：距离r₁+r₂+r₃，角度θ₁。

多径目标3：2(r₂+r₃)，角度θ₂。

即雷达目标检测中一个真实目标会产生三个多径镜像，由于距离较远，且经过多次反射，信噪比下降严重，因而其中一个通常检测不到(多径目标3)，有较大影响的只有两个镜像(多径目标1、2)，且影响最大的两个镜像(多径目标1、多径目标2)的目标距离是相同的，只有角度不同，而其中一个多径目标(多径目标2)的角度和真实目标是相同的。

本实施例利用雷达目标检测中多径目标与真实目标之间的上述特性，通过在雷达每次完成目标检测后，获取所有检测目标的位置信息，根据各目标的位置信息之间的比较结果查找出其中满足所需位置特性的多径目标进行消除，而只保留真实目标的信息，实现效率高、镜像捕获效果好，使得雷达具备对多径目标的抑制能力，有效增强雷达处理复杂环境中目标的可靠性。

本实施例中，步骤S1中具体根据雷达检测信号采用CFAR恒虚警检测方法完成目标检测，CFAR恒虚警检测的检测效率及精度高，能够将所有的目标准确的检测出来，结合后续的多径目标消除，即可实现精确的目标检测。

本实施例中，位置信息具体包括距离信息和角度信息，即利用多径目标和真实目标之间存在角度和距离的上述规律来搜索真实目标的镜像，从而精确的消除影响大的两个多径目标(上述多径目标1、多径目标2)。

对于扩展目标，如上述各多径目标之间的速度值相差较小，可将速度信息作为多径目标查找的参考信息，而对于点目标，则可以进一步引入速度信息来查找多径目标，以进一步提高查找的精度。

本实施例中，步骤S1的具体步骤为：定义一个用于存储目标的位置信息的数据结构targetinfo，每次完成目标检测时，将每个检测到的目标的距离信息、角度信息分别对应存入数据结构targetinfo_i＝(range_i,theta_i)中，将对应所有目标的数据结构targetinfo_i存入到集合S中。

本实施例中，步骤S2中具体根据各目标之间的角度信息的比较结果查找出疑似多径目标，根据疑似多径目标与其他目标之间的距离信息的比较结果确定最终的所有多径目标。对集合S中所有目标的数据按顺序进行比较搜索，查找到多径目标后，去除查找到的多径目标后更新集合S，得到消除多径目标的最终目标检测结果。

本实施例中，步骤S2的具体步骤为：

S21.在检测到的所有目标中，查找是否存在两个目标之间的角度信息的差值在指定范围内，如果查找到，确定其中一个目标为查找的疑似多径目标；

S22.查找检测到的所有目标中，是否存在与疑似多径目标与之间的距离信息的差值在指定范围内的目标，如果查找到，则将疑似多径目标以及查找到的目标确定为多径目标。

本实施例中，步骤S21中具体将查找到的两个目标中距离信息较大的目标确定为疑似多径目标。由于反射的存在，角度相同的两个目标中距离远的目标即为疑似多径目标，本实施例利用该特性，可以首先确定其中一个可能的多径目标，再由该可能的多径目标进一步匹配搜索，即可确定得到所有的多径目标。

在具体应用实施例中，对对集合S中所有目标的数据按顺序逐个进行比较，若发现两个目标的角度相同，则继续对比所有相同角度的目标的距离，若存在两个目标距离相同，则判定该两个目标为多径目标，将多径目标数据剔除，并更新数据集合S。

通过上述步骤，即可在每次完成雷达目标检测后，查找到其中影响较大的多径目标1、多径目标2，多径目标3目标由于在监控区域之外，具体可通过设置监控区域边界将多径目标3剔除。

如图4所示，在具体应用实施例中雷达信号首先经过雷达发射天线发射到空间中，经过反射物体的反射最终返回雷达接收天线，雷达接收天线经过低噪放、混频、采样、FFT等预处理后进入信号检测环节，再经过CFAR恒虚警检测会将所有收到的信号进行检测，得到所有的目标，雷达检测真实目标只有4个目标，信号检测后将得到多达10个目标，其中即包含由于多径产生的假目标，如图5所示，按照如下步骤消除其中的多径目标：

步骤1：完成一次信号检测之后，将检测到的n个目标的距离和角度信息存入数据结构targetinfo_n＝(range_n,theta_n)中，然后将所有的目标数据targetinfo存入到集合S中，得到集合S＝{(range₁,theta₁),(range₂,theta₂),...,(range_N,theta_N)}；

步骤2：在集合S中循环搜索，首先找出方位角度相同的目标，若两个目标targetinfo_i＝(range_i,theta_i)和targetinfo_j＝(range_j,theta_j)的角度相同，即theta_i＝theta_j，并且range_j>range_i，那么将距离大的目标j确定为疑似多径目标，使用距离值range_j和所有目标的距离值进行比对，若目标k的距离range_k＝range_j，则目标k与目标j即可确定为多径目标，

步骤3：剔除多径目标k与j，更新数据集合S，并进入下一次目标检测及多径目标筛选。

本实施例上述方法得到的测试结果如图6所示，其中图(A)为雷达检测到的所有目标结果，图(B)为经过本实施消除多径目标后的结果，由图6可得，通过本申请的解多径方法，能够有效抑制由于反射所造成的多径目标，只存留真实目标的信息，有效的提高了雷达解多径能力，从而增强了雷达信号处理对不同应用场景的适应性。

本实施例进一步提供用于雷达目标检测中消除多径目标的装置，包括：

目标位置信息获取单元，用于当每次根据雷达检测信号完成目标检测时，获取检测到的所有目标的位置信息；

多径目标消除单元，用于分别比较所有目标的位置信息，根据各目标的位置信息比较结果查找出其中的多径目标，去除多径目标后得到最终的目标检测结果输出。

本实施例中，目标位置信息获取单元具体获取的位置信息包括距离信息和角度信息，多径目标消除模块具体根据各目标之间的角度信息的比较结果查找出疑似多径目标，根据疑似多径目标与其他目标之间的距离信息的比较结果确定最终的所有多径目标。

本实施例中，多径目标消除模块包括：

第一查找单元，在检测到的所有目标中，查找是否存在两个目标之间的角度信息的差值在指定范围内，如果查找到，确定其中一个目标为查找的疑似多径目标；

第二查找单元，用于查找检测到的所有目标中，是否存在与疑似多径目标与之间的距离信息的差值在指定范围内的目标，如果查找到，则将疑似多径目标以及查找到的目标确定为多径目标。

本实施例上述装置与上述消除多径目标的方法一一对应，具有相同的原理，在此不再一一赘述。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种用于雷达目标检测中消除多径目标的方法，其特征在于，步骤包括：

S1.当每次根据雷达检测信号完成目标检测时，获取检测到的所有目标的位置信息；

S2.分别比较所有目标的位置信息，根据各目标的位置信息比较结果查找出其中的多径目标，去除所述多径目标后得到最终的目标检测结果输出；

所述步骤S2的具体步骤为：

S21.在检测到的所有目标中，查找是否存在两个目标之间的角度信息的差值在指定范围内，如果查找到，确定其中一个目标为查找的疑似多径目标；

S22.查找检测到的所有目标中，是否存在与所述疑似多径目标与之间的距离信息的差值在指定范围内的目标，如果查找到，则将所述疑似多径目标以及查找到的目标确定为多径目标。

2.根据权利要求1所述的用于雷达目标检测中消除多径目标的方法，其特征在于，所述位置信息包括距离信息和角度信息。

3.根据权利要求2所述的用于雷达目标检测中消除多径目标的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：定义一个用于存储所述目标的位置信息的数据结构targetinfo，每次完成目标检测时，将每个检测到的目标的距离信息、角度信息分别对应存入数据结构targetinfo_i＝(range_i,theta_i)中，将对应所有目标的数据结构targetinfo_i存入到集合S中；所述步骤S2中通过每次更新所述集合S以去除所述多径目标得到最终的目标检测结果。

4.根据权利要求1所述的用于雷达目标检测中消除多径目标的方法，其特征在于，所述步骤S21中具体将查找到的两个目标中距离信息较大的目标确定为疑似多径目标。

5.根据权利要求2或3所述的用于雷达目标检测中消除多径目标的方法，其特征在于，所述步骤S1中具体根据雷达检测信号采用CFAR恒虚警检测方法完成目标检测。

6.一种用于雷达目标检测中消除多径目标的装置，其特征在于，包括：

目标位置信息获取单元，用于当每次根据雷达检测信号完成目标检测时，获取检测到的所有目标的位置信息；

多径目标消除单元，用于分别比较所有目标的位置信息，根据各目标的位置信息比较结果查找出其中的多径目标，去除所述多径目标后得到最终的目标检测结果输出；

所述多径目标消除单元包括：

第一查找单元，在检测到的所有目标中，查找是否存在两个目标之间的角度信息的差值在指定范围内，如果查找到，确定其中一个目标为查找的疑似多径目标；

第二查找单元，用于查找检测到的所有目标中，是否存在与疑似多径目标与之间的距离信息的差值在指定范围内的目标，如果查找到，则将疑似多径目标以及查找到的目标确定为多径目标。

7.根据权利要求6所述的用于雷达目标检测中消除多径目标的装置，其特征在于，所述目标位置信息获取单元具体获取的位置信息包括距离信息和角度信息。

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