基于质心查找的栅格检测镜像消除方法及装置与

作者：张馨予

1.本公开涉及雷达信号联合检测技术领域，特别涉及一种基于质心查找的栅格检测镜像消除方法及装置。

背景技术：

2.栅格化联合检测是一种雷达多通道信号融合检测方法，其将空间划分成众多栅格区域，并根据各栅格区域相对雷达位置、信号双程延时情况，将各通道回波信号距离单元匹配至各空间栅格，完成信号配准融合，进而根据各栅格融合信号检测目标，完成联合检测。
3.对于信噪比（snr，signal-noise ratio）值相同的镜像目标与真实目标，现有的栅格检测镜像消除方法通常选取所存储的首个目标作为真实目标，然而，该方法无法辨识snr值相同的镜像目标与真实目标，从而使得镜像消除不准确，导致检测性能的下降。另外，现有技术为提高栅格检测精度，通常选用小尺寸栅格进行检测，然而，由于同一空间内栅格尺寸越小，栅格数量越多，因此，选用小尺寸栅格进行检测将使得运算量增大，并导致检测性能的下降。

技术实现要素：

4.本公开旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种基于质心查找的栅格检测镜像消除方法及装置。
5.本公开的一个方面，提供了一种基于质心查找的栅格检测镜像消除方法，包括：步骤s110：将各通道的雷达信号配准至各空间栅格，得到对应的初始栅格数组；步骤s120：计算初始栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，以及各栅格对应的所有通道的信噪比之和；步骤s130：根据预先设定的单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从初始栅格数组中筛选出满足预设要求的栅格，得到对应的目标栅格数组；预设要求包括信噪比之和大于等于单栅格信噪比门限、信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量大于等于通道数阈值；步骤s140：根据各栅格对应的所有通道的信噪比之和，对目标栅格数组中的元素进行降序排序；步骤s150：从初始栅格数组中选取与排序后的目标栅格数组中的第一个元素信噪比之和相同的所有栅格，组成中间栅格数组，并计算中间栅格数组中各元素的质心；步骤s160：将中间栅格数组中与质心距离最近的栅格作为中间栅格数组的代表性栅格存入目标集合，并将代表性栅格对应的各通道的雷达信号所对应的回波数据清零，更新各通道的回波数据，以及，从目标栅格数组中删除代表性栅格；步骤s170：根据更新后的各通道的回波数据，计算目标栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，以及各栅格对应的所有通道的信噪比之和；步骤s180：根据单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从目标栅格
数组中筛选满足预设要求的栅格作为目标栅格；步骤s190：判断目标栅格是否存在，若是，则回到步骤s140，若否，则将目标集合包含的信息作为真实目标信息。
6.可选的，步骤s130，包括：将初始栅格数组中各栅格对应的信噪比之和与单栅格信噪比门限进行比较，并将各栅格对应的过门限通道数与通道数阈值进行比较，其中，各栅格对应的过门限通道数用于指示各栅格对应的信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量；从初始栅格数组中选取信噪比之和大于等于单栅格信噪比门限且过门限通道数大于等于通道数阈值的栅格，组成目标栅格数组。
7.可选的，将各栅格对应的过门限通道数与通道数阈值进行比较，包括：将初始栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，分别与单通道信噪比门限进行比较，统计各栅格对应的信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量，得到各栅格对应的过门限通道数；将各栅格对应的过门限通道数与通道数阈值进行比较。
8.可选的，质心表示为，其中，为质心经度且，为质心纬度且，为质心高度且，i为栅格编号，m为中间栅格数组中的栅格数量，为栅格i的中心经度，为栅格i的中心纬度，为栅格i的中心高度。
9.可选的，质心与栅格的距离表示为。
10.可选的，步骤s180，包括：将目标栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，分别与单通道信噪比门限进行比较，统计各栅格对应的信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量，得到各栅格对应的过门限通道数；将目标栅格数组中各栅格对应的信噪比之和与单栅格信噪比门限进行比较，并将各栅格对应的过门限通道数与通道数阈值进行比较；从目标栅格数组中选取信噪比之和大于等于单栅格信噪比门限且过门限通道数大于等于通道数阈值的栅格，作为目标栅格。
11.可选的，步骤s110，包括：获取各通道的雷达信号对应的回波数据，得到对应的回波数组；根据预设的经度间隔、纬度间隔、高度间隔，将共视区空间划分为多个三维空间栅格；
根据各三维空间栅格与各雷达节点对应的方位角、俯仰角、距离，分别计算与各三维空间栅格相对应的回波数组中的距离单元，完成各通道的雷达信号与三维空间栅格的配准，得到初始栅格数组。
12.本公开的另一个方面，提供了一种基于质心查找的栅格检测镜像消除装置，包括：配准模块，用于将各通道的雷达信号配准至各空间栅格，得到对应的初始栅格数组；第一计算模块，用于计算初始栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，以及各栅格对应的所有通道的信噪比之和；第一筛选模块，用于根据预先设定的单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从初始栅格数组中筛选出满足预设要求的栅格，得到对应的目标栅格数组；预设要求包括信噪比之和大于等于单栅格信噪比门限、信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量大于等于通道数阈值；排序模块，用于根据各栅格对应的所有通道的信噪比之和，对目标栅格数组中的元素进行降序排序；选取模块，用于从初始栅格数组中选取与排序后的目标栅格数组中的第一个元素信噪比之和相同的所有栅格，组成中间栅格数组，并计算中间栅格数组中各元素的质心；更新模块，用于将中间栅格数组中与质心距离最近的栅格作为中间栅格数组的代表性栅格存入目标集合，并将代表性栅格对应的各通道的雷达信号所对应的回波数据清零，更新各通道的回波数据，以及，从目标栅格数组中删除代表性栅格；第二计算模块，用于根据更新后的各通道的回波数据，计算目标栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，以及各栅格对应的所有通道的信噪比之和；第二筛选模块，用于根据单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从目标栅格数组中筛选满足预设要求的栅格作为目标栅格；判断模块，用于判断目标栅格是否存在，若是，则触发排序模块，若否，则将目标集合包含的信息作为真实目标信息。
13.本公开的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前文记载的基于质心查找的栅格检测镜像消除方法。
14.本公开的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前文记载的基于质心查找的栅格检测镜像消除方法。
15.本公开相对于现有技术而言，通过统计同一信噪比的真实目标与镜像目标分布、计算分布质心来估计真实目标位置，筛选镜像目标，提高了镜像消除的准确性和栅格检测精度，同时，由于本公开采用质心估计真实目标位置、辨别镜像目标，因此，本公开在进行栅格检测时采用大尺寸栅格即可获得较高的检测性能，减少了栅格数量，从而避免了栅格数量较多带来的运算量增大的问题。
附图说明
16.一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
17.图1为本公开一实施方式提供的一种基于质心查找的栅格检测镜像消除方法的流程图；图2为本公开另一实施方式提供的一种基于质心查找的栅格检测镜像消除装置的结构示意图；图3为本公开另一实施方式提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
18.现有技术中，由于各雷达节点的位置、视角不同，因此，空间单元的形状通常不仅复杂且不规则，使得栅格单元只能近似空间单元。然而，这将导致信号时空配准过程中，目标信号可能会同时配准至目标真实位置附近的多个栅格，形成多处信噪比与真实目标相同的镜像目标，从而需要进一步对真实目标和镜像目标进行辨识，以提高检测性能。为此，现有技术中的栅格检测镜像消除方法通常是将按顺序存储的首个栅格作为真实目标，该栅格检测镜像消除方法包括以下步骤：步骤s0：将各通道雷达信号配准至各空间栅格。
19.步骤s1：统计每个栅格各通道的snr值以及所有通道snr之和，为筛选存在目标的栅格做准备。
20.步骤s2：根据预先设定的snr门限、过snr门限通道数阈值筛选符合要求的目标栅格。
21.步骤s3：将符合要求的目标栅格按snr和降序排序。
22.步骤s4：按存储顺序保存首个栅格信息至目标集合，并将该栅格所对应的各通道雷达回波值清零，从目标栅格中消去该栅格信息。
23.步骤s5：重新统计各目标栅格的snr值与所有通道snr值之和。
24.步骤s6：重复步骤s2至步骤s4直至再无符合条件的目标栅格。
25.步骤s7：此时目标集合中存储的栅格信息即为真实目标信息。
26.由于上述现有技术中的栅格检测镜像消除方法是将按顺序存储的首个栅格作为真实目标，因此，上述现有技术无法辨识snr值相同的镜像目标与真实目标，镜像消除不准确，将导致检测性能的下降。
27.为使本公开实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施方式中，为了使读者更好地理解本公开而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本公开所要求保护的技术方案。以下各个实施方式的划分是为了描述方便，不应对本公开的具体实现方式构成任何限定，各个实施方式在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
28.本公开的一个实施方式涉及一种基于质心查找的栅格检测镜像消除方法，包括：步骤s110：将各通道的雷达信号配准至各空间栅格，得到对应的初始栅格数组。
29.示例性的，步骤s110，包括：获取各通道的雷达信号对应的回波数据，得到对应的回波数组；根据预设的经度间隔、纬度间隔、高度间隔，将共视区空间划分为多个三维空间栅格；根据各三维空间栅格与各雷达节点对应的方位角、俯仰角、距离，分别计算与各三维空间栅格相对应的回波数组中的距离单元，完成各通道的雷达信号与三维空间栅格的配准，得到初始栅格数组。
30.通过根据预设的经度间隔、纬度间隔、高度间隔将共视区空间划分为多个三维空间栅格，并在此基础上完成各通道的雷达信号与三维空间栅格的配准，可以避免采用小尺寸栅格进行检测带来的运算量增大问题，从而提高检测性能。
31.步骤s120：计算初始栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，以及各栅格对应的所有通道的信噪比之和。
32.步骤s130：根据预先设定的单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从初始栅格数组中筛选出满足预设要求的栅格，得到对应的目标栅格数组；预设要求包括信噪比之和大于等于单栅格信噪比门限、信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量大于等于通道数阈值。
33.示例性的，步骤s130，包括：将初始栅格数组中各栅格对应的信噪比之和与单栅格信噪比门限进行比较，并将各栅格对应的过门限通道数与通道数阈值进行比较，其中，各栅格对应的过门限通道数用于指示各栅格对应的信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量；从初始栅格数组中选取信噪比之和大于等于单栅格信噪比门限且过门限通道数大于等于通道数阈值的栅格，组成目标栅格数组。
34.示例性的，将各栅格对应的过门限通道数与通道数阈值进行比较，包括：将初始栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，分别与单通道信噪比门限进行比较，统计各栅格对应的信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量，得到各栅格对应的过门限通道数；将各栅格对应的过门限通道数与通道数阈值进行比较。
35.步骤s140：根据各栅格对应的所有通道的信噪比之和，对目标栅格数组中的元素进行降序排序。
36.步骤s150：从初始栅格数组中选取与排序后的目标栅格数组中的第一个元素信噪比之和相同的所有栅格，组成中间栅格数组，并计算中间栅格数组中各元素的质心。
37.示例性的，质心表示为，其中，为质心经度且，为质心纬度且，为质心高度且，i为栅格编号，m为中间栅格数组中的栅格数量，为栅格i的中心经度，为栅格i的中心纬度，为栅格i的中心高度。
38.步骤s160：将中间栅格数组中与质心距离最近的栅格作为中间栅格数组的代表性栅格存入目标集合，并将代表性栅格对应的各通道的雷达信号所对应的回波数据清零，更
新各通道的回波数据，以及，从目标栅格数组中删除代表性栅格。
39.示例性的，质心与栅格的距离表示为。
40.步骤s170：根据更新后的各通道的回波数据，计算目标栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，以及各栅格对应的所有通道的信噪比之和。
41.步骤s180：根据单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从目标栅格数组中筛选满足预设要求的栅格作为目标栅格。其中，本步骤中的预设要求与步骤s130中的预设要求相同。
42.示例性的，步骤s180，包括：将目标栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，分别与单通道信噪比门限进行比较，统计各栅格对应的信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量，得到各栅格对应的过门限通道数；将目标栅格数组中各栅格对应的信噪比之和与单栅格信噪比门限进行比较，并将各栅格对应的过门限通道数与通道数阈值进行比较；从目标栅格数组中选取信噪比之和大于等于单栅格信噪比门限且过门限通道数大于等于通道数阈值的栅格，作为目标栅格。
43.步骤s190：判断目标栅格是否存在，若是，则回到步骤s140，若否，则将目标集合包含的信息作为真实目标信息。
44.本公开实施方式相对于现有技术而言，通过统计同一信噪比的真实目标与镜像目标分布、计算分布质心来估计真实目标位置，筛选镜像目标，提高了镜像消除的准确性和栅格检测精度，同时，由于本公开实施方式采用质心估计真实目标位置、辨别镜像目标，因此，本公开实施方式在进行栅格检测时采用大尺寸栅格即可获得较高的检测性能，减少了栅格数量，从而避免了栅格数量较多带来的运算量增大的问题。
45.为使本领域技术人员能够更好地理解上述实施方式，下面以一具体示例为例进行说明。
46.如图1所示，一种基于质心查找的栅格检测镜像消除方法，包括以下步骤：步骤s00：将各通道雷达信号配准至各空间栅格：读取各通道的雷达信号对应的回波数据，将其存入对应的回波数组即数组。根据预设的经度间隔、纬度间隔、高度间隔，将共视区空间划分为多个三维空间栅格，根据各三维空间栅格与各雷达节点对应的方位角、俯仰角和距离，分别计算与各三维空间栅格相对应的数组中的距离单元，完成各通道的雷达信号与三维空间栅格的配准，得到初始栅格数组。
47.步骤s01：统计各栅格、各通道snr值以及所有通道snr值之和：根据信号配准结果，分别计算初始栅格数组中各栅格对应的各通道的snr值，其中，，i为栅格编号，为通道编号，n为正整数，
为信号幅度，为噪声幅度。根据各栅格对应的各通道的snr值，计算各栅格对应的所有通道的snr值之和，其中，。
48.步骤s02：根据预先设定的snr门限、过snr门限通道数阈值筛选符合要求的目标栅格：根据预先设定的单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从初始栅格数组中筛选符合预设要求的目标栅格，包括以下步骤：（1）将初始栅格数组中各栅格对应的各通道snr值分别与预设的单通道信噪比门限进行比较，统计各栅格对应的过门限通道数即各栅格对应的信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量；（2）将初始栅格数组中各栅格对应的所有通道的snr值之和与预设的单栅格信噪比门限进行比较；（3）将初始栅格数组中各栅格对应的过门限通道数与预设的通道数阈值进行比较；（4）选取初始栅格数组中且的栅格，组成目标栅格数组，其中，目标栅格数组可以表示为，为栅格i的中心经度，为栅格i的中心纬度，为栅格i的中心高度。
49.步骤s03：将选取出的符合要求的目标栅格按snr和值降序排序：根据各栅格对应的值，对目标栅格数组中的元素进行降序排序。
50.步骤s04：选取snr和值最大的所有栅格，统计其质心位置：从初始栅格数组中，选取与排序后的目标栅格数组中的首个元素具有相同信噪比之和的栅格，组成中间栅格数组，并计算中间栅格数组中各元素的质心，其中，为质心经度且，为质心纬度且，为质心高度且，m为中间栅格数组中的栅格数量。
51.步骤s05：选取距离质心最近的栅格，将其存储至目标集合，并将该栅格对应的各
通道雷达回波值清零，从目标栅格中清除该栅格信息：选取中间栅格数组中，距离质心最近的栅格作为中间栅格数组的代表性栅格，其中，质心与栅格的距离表示为。将代表性栅格存入目标集合数组，其中，数组可以表示为，数组中的第o个元素可以表示为，为数组中第o个元素对应的栅格的中心经度，为数组中第o个元素对应的栅格的中心纬度，为数组中第o个元素对应的栅格的中心高度，为数组中第o个元素对应的栅格所对应的snr值之和，为数组中第o个元素对应的栅格所对应的各通道的snr值，为数组中的元素个数。将代表性栅格对应的回波数组即数组中的回波数据清零，即，将代表性栅格对应的各通道的雷达信号所对应的回波数据清零，更新各通道的回波数据，并从目标栅格数组中删除代表性栅格。
52.步骤s06：重新统计各目标栅格的snr值与所有通道snr值之和：根据更新后的数组中的回波数据，计算目标栅格数组中各栅格对应的各通道的值，以及各栅格对应的所有通道的snr值之和。
53.步骤s07：根据预先设定的snr门限、过snr门限通道数阈值筛选符合要求的目标栅格：根据预先设定的单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从目标栅格数组中筛选符合预设要求的栅格，包括以下步骤：（1）将目标栅格数组中各栅格对应的各通道snr值分别与预设的单通道信噪比门限进行比较，统计各栅格对应的过门限通道数即各栅格对应的信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量；（2）将目标栅格数组中各栅格对应的所有通道的snr值之和与预设的单栅格信噪比门限进行比较；（3）将目标栅格数组中各栅格对应的过门限通道数与预设
的通道数阈值进行比较；（4）选取目标栅格数组中且的栅格，作为目标栅格。
54.步骤s08：判断是否存在目标栅格，若是，则执行步骤s03；若否，则执行步骤s09。
55.步骤s09：目标集合中的栅格信息即为真实目标信息：将目标集合数组中包含的栅格位置等信息作为估计出的真实目标信息，虚假目标抑制完成。
56.本公开的另一个实施方式涉及一种基于质心查找的栅格检测镜像消除装置，如图2所示，包括：配准模块201，用于将各通道的雷达信号配准至各空间栅格，得到对应的初始栅格数组；第一计算模块202，用于计算初始栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，以及各栅格对应的所有通道的信噪比之和；第一筛选模块203，用于根据预先设定的单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从初始栅格数组中筛选出满足预设要求的栅格，得到对应的目标栅格数组；预设要求包括信噪比之和大于等于单栅格信噪比门限、信噪比大于等于单通道信噪比门限的通道的数量大于等于通道数阈值；排序模块204，用于根据各栅格对应的所有通道的信噪比之和，对目标栅格数组中的元素进行降序排序；选取模块205，用于从初始栅格数组中选取与排序后的目标栅格数组中的第一个元素信噪比之和相同的所有栅格，组成中间栅格数组，并计算中间栅格数组中各元素的质心；更新模块206，用于将中间栅格数组中与质心距离最近的栅格作为中间栅格数组的代表性栅格存入目标集合，并将代表性栅格在初始栅格数组中对应的各通道的雷达信号清零，更新初始栅格数组，以及，从目标栅格数组中删除代表性栅格；第二计算模块207，用于根据更新后的初始栅格数组，计算目标栅格数组中各栅格对应的各通道的信噪比，以及各栅格对应的所有通道的信噪比之和；第二筛选模块208，用于根据单栅格信噪比门限、单通道信噪比门限和通道数阈值，从目标栅格数组中筛选满足预设要求的栅格作为目标栅格；判断模块209，用于判断目标栅格是否存在，若是，则触发排序模块204，若否，则将目标集合包含的信息作为真实目标信息。
57.本公开实施方式提供的基于质心查找的栅格检测镜像消除装置的具体实现方法，可以参见本公开实施方式提供的基于质心查找的栅格检测镜像消除方法所述，此处不再赘述。
58.本公开实施方式相对于现有技术而言，通过统计同一信噪比的真实目标与镜像目标分布、计算分布质心来估计真实目标位置，筛选镜像目标，提高了镜像消除的准确性和栅格检测精度，同时，由于本公开实施方式采用质心估计真实目标位置、辨别镜像目标，因此，本公开实施方式在进行栅格检测时采用大尺寸栅格即可获得较高的检测性能，减少了栅格
数量，从而避免了栅格数量较多带来的运算量增大的问题，提高了检测性能。
59.本公开的另一个实施方式涉及一种电子设备，如图3所示，包括：至少一个处理器301；以及，与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行上述实施方式所述的基于质心查找的栅格检测镜像消除方法。
60.其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
61.处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
62.本公开的另一个实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施方式所述的基于质心查找的栅格检测镜像消除方法。
63.即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施方式所述方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备（可以是单片机，芯片等）或处理器（processor）执行本公开各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
64.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。