[发明专利]一种隐身滑跃式机动目标的多模型椭圆Hough变换积累检测方法

权利要求书

1.一种隐身滑跃式机动目标的多模型椭圆Hough变换积累检测方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将观测区域内雷达的三维空间量测(距离、方位、俯仰、信号能量)的信号能量与一个较低门限进行比较，舍弃低于该门限的量测；

(2)将第(1)步中得到的三维空间量测垂直投影到水平面，形成水平面内的二维伪量测；

(3)将第(2)步中形成的二维伪量测进行直线Hough变换，检测出伪量测空间的直线(假设直线方程为r＝xcos(θ)+ysin(θ)，其中x和y为变量，r和θ为已知量，r、θ分别表示原点到该直线的距离和过原点的该直线的垂线与x轴的夹角)，然后找出形成该直线对应的三维空间的量测集[Z₁，...，Z_n]；

(4)将第(3)步中形成的三维量测[Z₁，...，Z_n]坐标转换到以第(3)步中检测出的直线r＝xcos(θ)+ysin(θ)为x轴，[Z₁，...，Z_n]量测中任一点为坐标原点、竖直方向为z轴的x-y-z直角坐标系，得到新的量测集[Z′₁，...，Z′_n]；

(5)在第(4)步建立的直角坐标系下的x-z平面内利用量测集[Z′₁，...，Z′_n]中各个量测的x、z坐标进行以椭圆圆心为参数的椭圆Hough变换，在参数空间进行信号能量积累，将积累能量最高值对应的量测[Z″₁，...，Z″_n]认为是可能轨迹；

(6)选取多个椭圆模型重复第(5)步，并对多个模型椭圆Hough变换检测的量测点加权融合作为最终的目标检测结果。

2.根据权利要求1所述的一种隐身滑跃式机动目标的多模型椭圆Hough变换积累检测方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：

a1)将x-z平面内的观测区域划分成N×M个分辨单元，并假设分辨单元长度和宽度均为Δr，区域中心x坐标分别为B(i)，i＝1，2，3，...，N，z坐标分别为C(j)，j＝1，2，3，...，M，并定义一个N×M的矩阵A(i，j)，i＝1，2，3，...，N，j＝1，2，3，...，M，矩阵元素初始化全为0，用于存放参数空间的能量积累值；

a2)假设椭圆原点坐标[x₀，z₀]＝[B(i)，C(j)]，使i从1到N变化，j从1到M变化，将第(4)步中得到的所有量测[Z′₁，...，...Z′_k...，Z′_n]中的x、z坐标[x_k，z_k]逐一带入下式

|(zk-z0)2b2-(1-(xk-x0)2a2)|<Δr]]>

其中，a，b分别为根据先验知识设定的椭圆模型的长轴和短轴。如果某一组i，j对应的椭圆圆心满足上式，则i，j对应的参数空间用下式进行能量积累

A(i，j)＝A(i，j)+E_k

其中E_k表示量测Z′_k的信号能量；

a3)所有的量测[Z′₁，...，...Z′_k...，Z′_n]都经过a2)步后，提取能量积累矩阵A中最大值，获得该最大值对应的i_max，j_max，并根据i_max，j_max得到椭圆的圆心坐标[B(i_max)，C(j_max))]；

a4)将所有量测点[Z′₁，...，Z′_n]的x、z坐标[x_k，z_k]逐一带入下式

|(zk-B(imax))2b2-(1-(xk-C(jmax))2a2)|<Δr]]>

满足上式的量测提取出来组成可能航迹[Z″₁，...，Z″_n]。

3.根据权利要求1所述的一种隐身滑跃式机动目标的多模型椭圆Hough变换积累检测方法，其特征在于，所述步骤(6)具体为：

b1)首先将多个椭圆模型Hough变换后得到的能量积累矩阵A_m，m＝1，2，...p(p表示椭圆模型个数，A_m表示第m个椭圆模型对应的能量积累矩阵)中能量最大值A_m(i_max，j_max)与预定门限E_th进行比较，如果A_m(i_max，j_max)小于预定门限，则由该椭圆模型Hough变换检测出来的量测不再参与余下的步骤；

b2)将b1)步后剩余的椭圆模型检测出来的点迹按照时标进行集中，并利用下式

dmax=argmaxm=1,2,..p′[Am(imax,jmax)]]]>

获得多个椭圆模型中积累能量最大的椭圆模型编号d_max，其中p′表示经过b1)步后剩下的椭圆模型数。然后提取编号d_max对应椭圆的各个时刻量测集Z_max{t_i}，i＝1，2，..，l(其中l表示用于积累雷达帧数，t_i表示第i帧数据的时标)；

b3)分别计算每个时刻量测与b2)中获得的量测Z_max{t_i}之间的欧式距离，若它们的距离小于预定门限R_th，则认为这两个量测可以融合，融合过程为：先令t_i时刻融合航迹z_f{t_i}＝Z_max{t_i}，然后利用下式将这两点融合为一点

zf{ti}=zf{ti}·a1+zmj{ti}·(1-a1)]]>

其中，表示第m个椭圆模型Hough变换检测出来的第j个量测的坐标，z_f{t_i}为t_i时刻融合量测的坐标，a₁表示权重，其大小为

a1=Admax(imax,jmax)Am(imax,jmax)+Admax(imax,jmax)]]>

式中，A_m(i_max，j_max)表示能量积累矩阵A_m中的最大值，表示能量积累矩阵中的最大值；

b4)找出经过b3)步后每个时刻量测数大于1的量测集，拿出这些量测集中的量测逐一与每个时刻只有一个量测的量测点进行如下的判断

R(Z₁，Z₂)＜V_min·(t₂-t₁)

R(Z₁，Z₂)＞V_max·(t₂-t₁)

其中，Z₁，Z₂表示用于判断的两个量测点的坐标，R(·，·)表示求两个量测之间的欧式距离，V_min，V_max分别表示临近空间高超声速飞行器最小和最大可能速度，t₂，t₁分别表示两个量测对应的时标，如果上两式均成立，则认为该时刻的该量测是杂波，予以剔除，剩下的量测点作为最终的目标检测结果输出。