[go: up one dir, main page]

RU2537696C1 - Method of selection of moving targets - Google Patents

Method of selection of moving targets Download PDF

Info

Publication number
RU2537696C1
RU2537696C1 RU2013141891/07A RU2013141891A RU2537696C1 RU 2537696 C1 RU2537696 C1 RU 2537696C1 RU 2013141891/07 A RU2013141891/07 A RU 2013141891/07A RU 2013141891 A RU2013141891 A RU 2013141891A RU 2537696 C1 RU2537696 C1 RU 2537696C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
points
radar
frame
moving targets
frames
Prior art date
Application number
RU2013141891/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Павлович Груздев
Дмитрий Валентинович Немтинов
Владимир Евгеньевич Семенчук
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела"
Priority to RU2013141891/07A priority Critical patent/RU2537696C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2537696C1 publication Critical patent/RU2537696C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics, navigation.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radiolocation and is intended for usage in radars for detection of moving targets against the background of reflections from the ground surface. The difference between current and previous radar frames is determined, several previous radar frames are averaged, the obtained difference radar frame is divided into the fields with the given size and in the resulted fields the points of maximum density of brightness marks in the frame is determined iteratively using the special formula.
EFFECT: decrease of probability of identification of false targets and probability of target loss.
4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для использования в радиолокационных станциях для детектирования движущихся целей на фоне отражений от земной поверхности.The invention relates to the field of radar and is intended for use in radar stations for detecting moving targets against a background of reflections from the earth's surface.

Уровень техникиState of the art

Изобретение в наибольшей степени соответствует методам селекции движущихся целей, получившим название череспериодного вычитания сигналов (Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радио и связь, 1986 - 288 с).The invention is most consistent with the methods of selection of moving targets, called inter-period subtraction of signals (Bakulev P.A., Stepin V.M. Methods and devices for selecting moving targets. - M .: Radio and communications, 1986 - 288 s).

Известны способы детектирования движущихся целей путем нахождения разницы между текущим и предыдущим (предыдущими) радиолокационными кадрами и последующей пороговой обработки полученной разницы (Fukunaga K., Hostetler L., D. The Estimation of the Gradient of a Density Function, with Applications in Pattern Recognition. - IEEE Transactions on Information Theory (IEEE), vol. IT-21, NO. 1.01. 1975. - pp.32-40).Known methods for detecting moving targets by finding the difference between the current and previous (previous) radar frames and subsequent threshold processing of the resulting difference (Fukunaga K., Hostetler L., D. The Estimation of the Gradient of a Density Function, with Applications in Pattern Recognition. - IEEE Transactions on Information Theory (IEEE), vol. IT-21, NO. 1.01. 1975. - pp. 32-40).

Недостатком таких методов является то, что данные способы определяют величины вероятности обнаружения ложных целей и вероятности пропуска целей, которые неприемлемы для ряда приложений.The disadvantage of such methods is that these methods determine the probability of detecting false targets and the probability of missing targets, which are unacceptable for a number of applications.

Известен способ обработки сигналов на фоне сильных импульсных помех в приемном канале импульсно-доплеровских радиолокационных станций, включающем некогерентное накопление, последетекторную некогерентную обработку принимаемых сигналов производят в пределах одного скользящего окна анализа путем последовательного проведения следующих операций: первое взвешивание в соответствии с законом определения весовых коэффициентов, который обратно пропорционален закону, описывающему диаграмму направленности антенны (ДНА); попарный отбор по минимуму из двух для взвешенных сигналов в смежных отводах; второе взвешивание с выходов отборов по минимуму из двух, при котором закон определения весовых коэффициентов прямо пропорционален квадрату закона, описывающего ДНА; суммирование после второго взвешивания (Патент RU 2334247 С1, опубл. 20.09.2008).A known method of signal processing against the background of strong pulsed interference in the receiving channel of a pulse-Doppler radar station, including incoherent accumulation, post-detector incoherent processing of received signals is performed within a single sliding analysis window by sequentially performing the following operations: first weighing in accordance with the law of determining weight coefficients, which is inversely proportional to the law describing the antenna radiation pattern (BOTTOM); pairwise selection of at least two for weighted signals in adjacent taps; the second weighing from the exits of the selections for a minimum of two, in which the law of determining the weighting coefficients is directly proportional to the square of the law describing the BOTTOM; summation after the second weighing (Patent RU 2334247 C1, publ. 09/20/2008).

Недостатком известного технического решения является то, что при его реализации используется дорогая когерентно-импульсная РЛС. Одним из наиболее существенных недостатков таких РЛС является наличие «слепых скоростей». Этот недостаток проявляется в том, что цели, движущиеся со скоростями, кратными скорости следования зондирующих импульсов, или движущиеся по тангенциальной траектории вокруг РЛС, не могут быть обнаружены.A disadvantage of the known technical solution is that its implementation uses an expensive coherent-pulse radar. One of the most significant drawbacks of such radars is the presence of “blind speeds”. This disadvantage manifests itself in the fact that targets moving at speeds that are multiples of the probing pulse repetition rate, or moving along a tangential trajectory around the radar, cannot be detected.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является создание способа селекции движущихся целей, позволяющего с высокой вероятностью выделять движущиеся цели по данным как от когерентно-импульсных, так и от не когерентно-импульсных РЛС.An object of the present invention is to provide a method for selecting moving targets, which makes it possible to distinguish moving targets from data from both coherently pulsed and non-coherently pulsed radars.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении предложенного решения, является уменьшение вероятности обнаружения ложных целей и вероятности пропуска целей.The technical result achieved in the implementation of the proposed solution is to reduce the likelihood of detecting false targets and the probability of missing targets.

Технический результат достигается тем, что в способе селекции движущихся целей, включающем нахождение разницы между текущим и предыдущими радиолокационными кадрами с последующей пороговой обработкой, согласно предложенному решению, усредняют несколько предыдущих кадров, полученный разностный радиолокационный кадр делят на области заданного размера и в образованных областях итеративно определяют точки максимальной плотности яркостных отметок в кадре по формуле:The technical result is achieved by the fact that in the method for selecting moving targets, including finding the difference between the current and previous radar frames with subsequent threshold processing, according to the proposed solution, several previous frames are averaged, the resulting differential radar frame is divided into areas of a given size and iteratively determined points of maximum density of brightness marks in the frame according to the formula:

m ( x ) = x i N ( x ) K ( x i x ) x i x i N ( x ) K ( x i x )

Figure 00000001
, m ( x ) = x i N ( x ) K ( x i - x ) x i x i N ( x ) K ( x i - x )
Figure 00000001
,

где N(x) - точки яркостных отметок из окрестности точки x, для которых K(x)≠0;where N (x) are the points of brightness marks from a neighborhood of the point x for which K (x) ≠ 0;

K(x) - гауссово ядро;K (x) is the Gaussian core;

K ( x i x ) = e μ ( x i x ) 2

Figure 00000002
; K ( x i - x ) = e - μ ( x i - x ) 2
Figure 00000002
;

µ - постоянный масштабный коэффициент;µ is a constant scale factor;

x - опорная точка области изображения, положение которой в цикле итерации не изменяется;x is the reference point of the image area whose position in the iteration loop does not change;

xi - точки области изображения, которые последовательно перебираются для подсчета сумм в оценке m(x).x i are the points of the image area that are sequentially sorted to calculate the sums in the estimate m (x).

В проанализированной литературе не обнаружено данной совокупности отличительных признаков. Данная совокупность отличительных признаков не вытекает явным образом для специалиста из уровня техники, и данное техническое решение можно с успехом использовать в промышленности. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критериям изобретения «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленное применение».In the analyzed literature, this combination of distinctive features was not found. This set of distinctive features does not follow explicitly for a specialist from the prior art, and this technical solution can be successfully used in industry. Thus, the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "Novelty", "Inventive step", "Industrial application".

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Изобретение поясняется чертежамиThe invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена структурная схема реализации способа;Figure 1 presents the structural diagram of the implementation of the method;

На фиг.2 приведен один из кадров яркостного радиолокационного изображения, полученного от радиолокационной станции;Figure 2 shows one of the frames of the brightness radar image obtained from the radar station;

На фиг.3 представлено разностное радиолокационное изображение, полученное путем вычитания текущего изображения из усредненного изображения;Figure 3 presents the differential radar image obtained by subtracting the current image from the averaged image;

На фиг.4 приведен результат определения точек максимальной плотности, то есть результат детектирования движущейся цели.Figure 4 shows the result of determining the points of maximum density, that is, the result of detecting a moving target.

Структурная схема для реализации способа включает оперативное запоминающее устройство 1 (ОЗУ 1), один выход которого соединен с входом второго запоминающего устройства 2 (ОЗУ 2), второй выход ОЗУ 1 и выход второго ОЗУ 2 соединены с входами сумматора 3, выход которого соединен с коррелятором 4.The structural diagram for implementing the method includes random access memory 1 (RAM 1), one output of which is connected to the input of the second storage device 2 (RAM 2), the second output of RAM 1 and the output of the second RAM 2 are connected to the inputs of the adder 3, the output of which is connected to the correlator four.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В примере конкретного выполнения оперативные запоминающие устройства ОЗУ 1 и ОЗУ 2 реализованы на микросхеме SRM 20100 LMT, сумматор 3 реализован на микросхеме К525ПС3, коррелятор 4 реализован на сигнальном процессоре ADSP 2105.In an example of a specific embodiment, random access memory devices RAM 1 and RAM 2 are implemented on an SRM 20100 LMT chip, an adder 3 is implemented on a K525PS3 chip, and a correlator 4 is implemented on an ADSP 2105 signal processor.

В течение периода обзора в ОЗУ 1 накапливается кадр яркостного радиолокационного изображения (фиг.2), откуда копируется и суммируется с содержимым ОЗУ 2. Таким образом, в ОЗУ 2 формируется усредненное радиолокационное изображение. Сумматор 3 считывает изображения, находящиеся в ОЗУ 1 и ОЗУ 2, и суммирует их попиксельно, причем значения пикселей, считываемых из ОЗУ 2, берутся с отрицательным знаком. В результате формируется разностное изображение (фиг.3). Разностное изображение поступает на коррелятор 4, подвергается обработке по формуле:During the review period in RAM 1, a frame of the brightness radar image is accumulated (Fig. 2), from where it is copied and summed with the contents of RAM 2. Thus, in RAM 2 an averaged radar image is formed. The adder 3 reads the images in RAM 1 and RAM 2, and sums them pixel by pixel, and the pixel values read from RAM 2 are taken with a negative sign. As a result, a differential image is formed (Fig. 3). The differential image is fed to the correlator 4, is processed according to the formula:

m ( x ) = x i N ( x ) K ( x i x ) x i x i N ( x ) K ( x i x )

Figure 00000001
. m ( x ) = x i N ( x ) K ( x i - x ) x i x i N ( x ) K ( x i - x )
Figure 00000001
.

В начале j-го цикла итерации положение точки x корректируют путем подстановки оценки положения, получаемой из предыдущей итерации j-1. Если в области находится максимум плотности, то точка x и оценка m(x) сходятся. При этом выполняется неравенствоAt the beginning of the jth iteration cycle, the position of the point x is corrected by substituting the position estimate obtained from the previous iteration j-1. If the density maximum is in the region, then the point x and the estimate m (x) converge. In this case, the inequality

| x j m ( x j 1 ) | < ε

Figure 00000003
, | x j - m ( x j - one ) | < ε
Figure 00000003
,

где ε - наперед заданная точность.where ε is the predetermined accuracy in advance.

Максимум плотности на сегментированном изображении отмечается точками более высокой интенсивности, чем точки области, где вышеуказанное неравенство не выполняется. Следовательно, области, не содержащие максимумов плотности, где неравенство не выполняется, отмечаются точками низкой интенсивности.The maximum density in the segmented image is indicated by points of higher intensity than the points of the region where the above inequality is not satisfied. Consequently, regions that do not contain density maxima where inequality is not satisfied are marked by low-intensity points.

В результате - формируется сегментированное изображение (фиг.4), яркие точки высокой интенсивности которого обозначают найденные движущиеся цели.As a result, a segmented image is formed (Fig. 4), bright dots of high intensity of which indicate found moving targets.

Claims (1)

Способ селекции движущихся целей, включающий нахождение разницы между текущим и предыдущими радиолокационными кадрами с последующей пороговой обработкой, отличающийся тем, что усредняют несколько предыдущих кадров, полученный разностный радиолокационный кадр делят на области заданного размера и в образованных областях итеративно определяют точки максимальной плотности яркостных отметок в кадре по формуле:
m ( x ) = x i N ( x ) K ( x i x ) x i x i N ( x ) K ( x i x )
Figure 00000001
,
где N(x) - точки яркостных отметок из окрестности точки x, для которых K(x)≠0,
K(x) - гауссово ядро;
K ( x i x ) = e μ ( x i x ) 2
Figure 00000002

µ - постоянный масштабный коэффициент;
x - опорная точка области изображения, положение которой в цикле итерации не изменяется;
xi - точки области изображения, которые последовательно перебираются для подсчета сумм в оценке m(x).
A method for selecting moving targets, including finding the difference between the current and previous radar frames with subsequent threshold processing, characterized in that several previous frames are averaged, the resulting differential radar frame is divided into areas of a given size and the points of maximum density of brightness marks in the frame are iteratively determined according to the formula:
m ( x ) = x i N ( x ) K ( x i - x ) x i x i N ( x ) K ( x i - x )
Figure 00000001
,
where N (x) are the points of brightness marks from a neighborhood of the point x for which K (x) ≠ 0,
K (x) is the Gaussian core;
K ( x i - x ) = e - μ ( x i - x ) 2
Figure 00000002

µ is a constant scale factor;
x is the reference point of the image area whose position in the iteration loop does not change;
x i are the points of the image area that are sequentially sorted to calculate the sums in the estimate m (x).
RU2013141891/07A 2013-09-12 2013-09-12 Method of selection of moving targets RU2537696C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013141891/07A RU2537696C1 (en) 2013-09-12 2013-09-12 Method of selection of moving targets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013141891/07A RU2537696C1 (en) 2013-09-12 2013-09-12 Method of selection of moving targets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2537696C1 true RU2537696C1 (en) 2015-01-10

Family

ID=53287837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013141891/07A RU2537696C1 (en) 2013-09-12 2013-09-12 Method of selection of moving targets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2537696C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2593276C1 (en) * 2015-08-04 2016-08-10 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of selecting moving targets
RU2646857C1 (en) * 2017-01-30 2018-03-12 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела" Method of moving target selection

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5402131A (en) * 1993-09-28 1995-03-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Detection of radar targets using higher-order statistics
RU4172U1 (en) * 1996-03-27 1997-05-16 Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск РФ OBJECT DETECTION DEVICE ON INTERFERENCE BACKGROUND
RU2143709C1 (en) * 1999-02-02 1999-12-27 Таганрогский государственный радиотехнический университет Method of selection of moving targets
RU2255354C2 (en) * 1991-04-29 2005-06-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Device for selecting signals from moving targets
RU2334247C1 (en) * 2007-04-09 2008-09-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Method of signal processing against heavy pulse noise within reception channel of pulse doppler radars
US20110025546A1 (en) * 2009-08-03 2011-02-03 Raytheon Company Mobile sense through the wall radar system
US7903024B2 (en) * 2007-10-25 2011-03-08 Lockheed Martin Corporation Adaptive moving target indicator (MTI) clutter rejection filter for radar systems

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2255354C2 (en) * 1991-04-29 2005-06-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Device for selecting signals from moving targets
US5402131A (en) * 1993-09-28 1995-03-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Detection of radar targets using higher-order statistics
RU4172U1 (en) * 1996-03-27 1997-05-16 Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск РФ OBJECT DETECTION DEVICE ON INTERFERENCE BACKGROUND
RU2143709C1 (en) * 1999-02-02 1999-12-27 Таганрогский государственный радиотехнический университет Method of selection of moving targets
RU2334247C1 (en) * 2007-04-09 2008-09-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Method of signal processing against heavy pulse noise within reception channel of pulse doppler radars
US7903024B2 (en) * 2007-10-25 2011-03-08 Lockheed Martin Corporation Adaptive moving target indicator (MTI) clutter rejection filter for radar systems
US20110025546A1 (en) * 2009-08-03 2011-02-03 Raytheon Company Mobile sense through the wall radar system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2593276C1 (en) * 2015-08-04 2016-08-10 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of selecting moving targets
RU2646857C1 (en) * 2017-01-30 2018-03-12 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела" Method of moving target selection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ai et al. Outliers-robust CFAR detector of Gaussian clutter based on the truncated-maximum-likelihood-estimator in SAR imagery
US9576375B1 (en) Methods and systems for detecting moving objects in a sequence of image frames produced by sensors with inconsistent gain, offset, and dead pixels
Ishitsuka et al. Object Detection in Ground‐Penetrating Radar Images Using a Deep Convolutional Neural Network and Image Set Preparation by Migration
CN104766334A (en) Infrared weak and small target detection and tracking method and device
Yang et al. Evaluating SAR sea ice image segmentation using edge-preserving region-based MRFs
Huang et al. A new SAR image segmentation algorithm for the detection of target and shadow regions
US8068385B2 (en) System and method for enhancing weak target signals for a sensor array
CN105354824B (en) DP-CFAR detection method based on extracted region
Zhu et al. Automatic target recognition of synthetic aperture radar images via Gaussian mixture modeling of target outlines
RU2537696C1 (en) Method of selection of moving targets
Li et al. Outlier-robust superpixel-level CFAR detector with truncated clutter for single look complex SAR images
Karakuş et al. Ship wake detection in X-band SAR images using sparse GMC regularization
CN117590330A (en) A SAR radio frequency interference image domain detection method and device
CN108872961A (en) Radar Weak target detecting method based on low threshold
Zhang et al. A multi-scale bilateral structure tensor based corner detector
Gao et al. Fast two‐dimensional subset censored CFAR method for multiple objects detection from acoustic image
Słota Decomposition techniques for full-waveform airborne laser scanning data
CN108564054B (en) An accurate oil spill detection method based on CFAR
Ljubičić et al. Image processing for hydraulic jump free-surface detection: coupled gradient/machine learning model
RU2646857C1 (en) Method of moving target selection
Alexandr et al. Synthesis and analysis of afficiency of algorithm for objects edges detection by maximum likelihood method
Apartsin et al. Time-of-flight estimation in the presence of outliers part I—Single echo processing
RU2818870C1 (en) Method for filtering uninformative zones on video frame
Weiping et al. Statistical Analysis of High Resolution TerraSAR-X Images for Ground Targets Detection
Xu et al. An algorithm to edge detection based on SUSAN filter and embedded confidence