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.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103954949 A (43)申请公布日 2014.07.30 CN 103954949 A (21)申请号 201410163729.0 (22)申请日 2014.04.16 G01S 7/41(2006.01) G06F 19/00(2011.01) G01S 13/66(2006.01) (71)申请人 中国人民解放军海军航空工程学院 地址 264001 山东省烟台二马路 188 号科研 部 (72)发明人 王国宏 吴巍 于洪波 张翔宇 孙殿星 谭顺成 姜辉 (54) 发明名称 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 (57) 摘要 。

2、本发明公开了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， 首先利用 Hough 变换在三维量测的水平投影面上检测目 标， 然后在垂直平面内通过椭圆 Hough 变换实现 机动目标的信号积累， 针对目标轨迹未知， 采用多 个椭圆模型加权融合实现对临近空间真实轨迹估 计， 从而实现对临近空间高超声速隐身机动目标 的检测与跟踪。本发明通过将临近空间目标三维 空间的机动转化为水平面的直线运动和垂直面的 冲压滑跃式运动， 利用多个椭圆模型 Hough 变换 交互融合的 TBD 技术来实现目标的积累检测， 与 普通椭圆 Hough 变换相比， 因为是在较小范围内 的子空间搜索， 可。

3、显著降低计算量、 存储量和复杂 度， 适合工程应用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103954949 A CN 103954949 A 1/2 页 2 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。

4、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()+ysin()， 其中 x 和 y 为变量， r 和 为已知量， r、 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， .， Zn ； (4) 将第 (3) 步中形成的三维量测 Z1， .， Zn 坐标转换到以第 (3) 步中检测出的直 线 r xcos()+ysin() 为 x 轴， Z1， .， Zn 量测中任一点为坐标原点、。

5、 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， .， Zn ； (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 Z1， .， 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， .， Zn 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 (。

6、5) 具体为 ： a1) 将 x-z 平面内的观测区域划分成 NM 个分辨单元， 并假设分辨单元长度和宽度 均为 r， 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 NM 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， .，。

7、 .Zk.， Zn 中的 x、 z 坐标 xk， zk 逐一 带入下式 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)+Ek 其中 Ek表示量测 Z k的信号能量 ； a3) 所有的量测 Z 1， .， .Zk.， Zn 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 imax， jmax， 并根据 imax， jmax得到椭圆的圆心坐标 B(imax)， C(jmax) ； a4) 将所有量测点 Z 1， .， Zn 。

8、的 x、 z 坐标 xk， zk 逐一带入下式 权 利 要 求 书 CN 103954949 A 2 2/2 页 3 满足上式的量测提取出来组成可能航迹 Z 1， .， Zn。 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 Am， m 1， 2， .p(p 表示 椭圆模型个数， Am表示第 m 个椭圆模型对应的能量积累矩阵 ) 中能量最大值 Am(imax， jmax) 与 预定门限E_th进行比较， 如果Am(imax， jmax)小于预定。

9、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 获得多个椭圆模型中积累能量最大的椭圆模型编号 dmax， 其中 p表示经过 b1) 步后 剩下的椭圆模型数。然后提取编号 dmax对应椭圆的各个时刻量测集 Zmaxti， i 1， 2， ， l( 其中 l 表示用于积累雷达帧数， ti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 Zmaxti 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 ： 。

10、先令 ti时刻融合航迹 zfti Zmaxti， 然后利用下式将这两点融合为一点 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， zfti 为 ti时刻融合量测的坐标， a1表示权重， 其大小为 式中， Am(imax， jmax) 表示能量积累矩阵 Am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) Vmin(t2-t1) R(Z1， Z2) Vmax(t2-t1) 其中， Z1， Z2表示用于判断的两个量测点的坐。

11、标， R(， ) 表示求两个量测之间的欧式 距离， Vmin， Vmax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。 权 利 要 求 书 CN 103954949 A 3 1/8 页 4 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 一、 技术领域 0001 本发明隶属于雷达微弱目标检测跟踪领域， 适用于解决临近空间高超声速滑跃式 机动隐身目标的积累检测问题。 二、 背景技术 0002 临近空间是指距海平面 20 10。

12、0km 的空域， 临近空间高超声速飞行器具有速度 快、 机动性好、 隐身性强等特点， 可在两小时内对全球任一目标进行快速精确打击。典型代 表有美国的 X-43、 X-51、 HTV-2 等， 附图 2 是临近空间冲压 - 滑跃式飞行器典型飞行轨迹示 意。 0003 临近空间高超声速飞行器在大气层内以 5 倍以上音速飞行时， 飞行器与大气强烈 作用， 在头部形成弓形激波， 在飞行器周围形成等离子体包覆流场， 会使得目标的 RCS 起 伏， 在 RCS 缩减阶段具有较强的隐身性。再加之临近空间飞行器可能采用先进隐身材料， 对 飞行器起到了更强的隐身作用， 从而降低了雷达发现临近空间目标的能力。 0。

13、004 现有的各种机动目标跟踪技术基本上是针对高信噪比情况的机动目标跟踪， 很少 涉及隐身机动目标的跟踪， 不能满足临近空间高机动隐身目标的跟踪需要。对于探测跟踪 隐身目标， 基于 Hough 变换的 TBD(Tracking before detection) 技术是最常用的方法之 一， 它的基本原理是通过 Hough 变换， 将数据空间的一个点变换为参数空间的一条直线， 通 过判断参数空间的多条直线是否相交于一点， 来判断它们在数据空间是否位于一条直线轨 迹上， 从而实现对隐身目标的积累检测。传统的 Hough 变换主要适用于二维平面上的直线 运动目标的信号积累检测， 而临近空间目标是在三。

14、维空间高速滑跃式机动的隐身目标， 使 得雷达面临着三维空间的 “隐身 + 高机动” 目标积累检测难题， 传统的 Hough 变换方法还不 能适应临近空间高超声速高机动目标的积累检测要求。 三、 发明内容 0005 本发明所要解决的问题就是， 针对现有 Hough 变换方法不适用于临近空间高超声 速机动隐身目标的检测问题， 提供一种隐身滑跃式机动目标的椭圆 Hough 变换积累检测方 法。考虑到临近空间高超声速目标是在某一垂直面内作冲压 - 滑跃的 “打水漂式” 机动， 在 水平面的投影近似为直线， 因而， 将临近空间隐身目标的检测分为水平面投影直线检测和 垂直面内的机动轨迹检测。首先将临近空间。

15、目标三维空间量测向水平面投影， 利用 Hough 变换在投影的水平面上检测目标， 得到包含目标和杂波的某一垂直面内雷达量测 ； 然后 在该垂直平面内将临近空间目标的每段滑跃式机动轨迹近似为椭圆的一部分， 通过椭圆 Hough 变换实现滑跃式机动目标的信号积累， 针对目标轨迹未知， 采用多个椭圆模型加权融 合实现对临近空间真实轨迹估计， 从而实现对临近空间高超声速隐身机动目标的检测与跟 踪。 0006 本发明解决所述技术问题， 采用技术方案步骤如下 ： 说 明 书 CN 103954949 A 4 2/8 页 5 0007 (1)将观测区域内雷达的三维空间量测(包括距离、 方位、 俯仰、 信号能。

16、量)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 ； 0008 (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 ； 0009 (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()+ysin()， 其中 x 和 y 为变量， r 和 为已知量， r、 分别表示坐标原点到该直线的距离和过坐标原点的该直线垂线与 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， .， Zn ； 0010 (4) 将第 (3) 步中形成的三维量测 Z1， .， 。

17、Zn 坐标转换到以第 (3) 步中检测出 的直线 r xcos()+ysin() 为 x 轴， Z1， .， Zn 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， .， Zn ； 0011 (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， .， Zn 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， .， Zn 认为是可能轨迹 ； 0012 (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。

18、的量测点 加权融合作为最终的目标检测结果。 0013 具体的， 所述步骤 (5) 具体为 ： 0014 a1) 将 x-z 平面内的观测区域划分成 NM 个分辨单元， 并假设分辨单元长度和宽 度均为 r， 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 NM 的矩阵 A(i， j)， i 1， 2， 3， .， N， j 1， 2， 3， .， M， 矩阵各 元素初始化全为 0， 用于存放参数空间的能量积累值 ； 0015 a2) 假设椭圆原点坐标 x0， z0 B(i)， C(j)， 使 i 从。

19、 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， .， .Zk.， Zn 中的 x、 z 坐标 xk， zk 逐 一带入下式 0016 0017 其中， a， b 分别为根据先验知识设定的椭圆轨迹的长轴和短轴。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 0018 A(i， j) A(i， j)+Ek 0019 其中 Ek表示量测 Z k的信号能量 ； 0020 a3) 所有的量测 Z 1， .， .Zk.， Zn 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imax，。

20、 jmax， 并根据imax， jmax得到椭圆的圆心坐标B(imax)， C(jmax) ； 0021 a4) 将所有量测点 Z 1， .， Zn 的 x、 z 坐标逐一带入下式 0022 0023 满足上式的量测提取出来组成可能航迹 Z 1， .， Zn。 0024 具体的， 所述步骤 (7) 具体为 ： 说 明 书 CN 103954949 A 5 3/8 页 6 0025 b1) 首先将多个椭圆模型 Hough 变换后得到的能量积累矩阵 Am， m 1， 2， .p(p 表示椭圆模型个数， Am表示第 m 个椭圆模型对应的能量积累矩阵 ) 中能量最大值 Am(imax， jmax) 与。

21、预定门限 E_th 进行比较， 如果该最大值小于预定门限， 则该椭圆模型不再参与余下 的步骤 ； 0026 b2) 将 b1) 步后剩余的椭圆模型检测出来的量测按照时标进行集中， 并利用下式 0027 0028 获得多个椭圆模型中积累能量最大的椭圆模型编号 dmax， 其中 p表示经过 b1) 后 剩下的椭圆模型数。然后提取编号 dmax对应椭圆的各个时刻量测集 Zmaxti， i 1， 2， ， l( 其中 l 表示用于积累雷达帧数， ti表示第 i 帧数据的时标 ) ； 0029 b3) 分别计算每个时刻量测与 b2) 中获得的量测 Zmaxti 之间的欧式距离， 若它们 的距离小于预定门。

22、限 R_th， 则认为这两个量测可以融合， 融合过程为 ： 先令 ti时刻融合航 迹 zfti Zmaxti， 然后利用下式将这两点融合为一点 0030 0031 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， zfti 为 ti时刻融合量测的坐标， a1表示权重， 其大小为 0032 0033 其中， Am(imax， jmax) 表示能量积累矩阵 Am中的最大值，表示能量积 累矩阵中的最大值 ； 0034 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 0035 R(Z1， Z。

23、2) Vmin(t2-t1) 0036 R(Z1， Z2) Vmax(t2-t1) 0037 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， Vmin， Vmax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。 0038 本发明的有益效果是， 可以解决临近空间高超声速机动隐身目标难于发现的问 题， 利用滑跃式轨迹与椭圆相近的特点， 利用椭圆Hough变换的TBD技术实现信号能量按目 标机动轨迹。

24、积累， 并针对目标轨迹未知特点， 利用多个椭圆模型 Hough 变换加权融合实现 临近空间高超声速目标的积累检测， 提高雷达的临近空间高超声速目标发现能力， 进一步 提高雷达的预警时间。 本发明通过将临近空间目标三维空间的机动目标转化为水平面的直 线运动和垂直面的冲压滑跃式运动， 同时利用多个椭圆模型 Hough 变换交互融合的 TBD 技 术来实现目标的检测， 与普通椭圆 Hough 变换相比， 因为是在较小范围内的子空间搜索， 可 显著降低计算量、 存储量和复杂度， 适合工程应用。 四、 附图说明 说 明 书 CN 103954949 A 6 4/8 页 7 0039 附图 1 是本发明的。

25、方法步骤流程图 ； 0040 附图 2 是临近空间冲压 - 滑跃式飞行器典型飞行轨迹示意 ； 0041 附图 3 是用本发明进行仿真实验时临近空间冲压滑跃式飞行器轨迹仿真图 ； 0042 附图 4 是用本发明进行仿真实验时在附图 1 的轨迹中截取的 7 个时刻量测， 量测 的间隔时间为 2 秒 ； 0043 附图 5 是用本发明进行仿真实验时观测区域的三维雷达量测经过第一门限检测 后剩下的量测， 其中红色圆头表示目标的真实值， 蓝色圆头表示雷达的量测值 ； 0044 附图6是用本发明进行仿真实验时对三维量测垂直投影后的伪量测直线Hough变 换时参数空间的能量积累图 ； 0045 附图7是用本。

26、发明进行仿真实验时对垂直投影后的伪量测进行直线Hough变换检 测后得到的量测， 其中红色圆头表示目标的真实值， 蓝色圆头表示量测值 ； 0046 附图 8 是用本发明进行仿真实验时对步骤 (6) 中的量测利用椭圆模型 1( 直线， 即 椭圆长、 短轴无限大 )Hough 变换时参数空间的能量积累图 ； 0047 附图 9 是用本发明进行仿真实验时步骤 (6) 中的量测利用椭圆模型 2( 长轴 a、 短 轴 b 分别为 50000 米和 30000 米 )Hough 变换时参数空间的能量积累图 ； 0048 附图10是用本发明进行仿真实验时步骤(6)中的量测利用椭圆模型3(长轴a、 短 轴 b。

27、 分别为 30000 米和 50000 米 )Hough 变换时参数空间的能量积累图 ； 0049 附图 11 是用本发明进行仿真实验时最后检测结果图， 其中红色圆头表示目标的 真实位置， 不同颜色的彩色三角形表示检测出来的不同时刻的目标量测。 五、 具体实施方法 0050 下面参照附图对本发明创造做进一步详细说明 0051 参照附图 1， 本发明的具体步骤如下 0052 步骤一 ： 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 能量逐一与一较低门限进行比较， 舍弃低于该门限的量测 ； 0053 步骤二 ： 将步骤一中得到的三维空间量测垂直投影到水平面， 形成水平面。

28、内直角 坐标系下二维伪量测， 转换公式如下 ： 0054 0055 其中， r、 、 表示雷达三维空间量测的距离、 方位、 俯仰， r、 表示转换后 二维伪量测的距离、 方位 ； 0056 步骤三 ： 将步骤二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， 具体步骤为 ： 0057 c1) 将 r -平面内的观测区域划分成 NM 个分辨单元， 并假设分辨单元距 离为 r， 方位为 ， 那么观测区域各个分辨单元中点距离分别为 B(i)， i 1， 2， 3， .， N， 方位分别为 C(j)， j 1， 2， 3， .， M， 并定义一个 NM 的矩阵 A(i， j)。

29、， i 1， 2， 3， .， N， j 1， 2， 3， .， M， 矩阵各元素初始化全为 0， 用于存放参数空间的能量积累值 ； 0058 c2) 将二维极坐标伪量测极坐标利用如下公式 说 明 书 CN 103954949 A 7 5/8 页 8 0059 0060 转换为 x、 y 坐标， 按顺序分别取出直角坐标系下量测， 并将量测进行坐标转换， 将 坐标平移到观测区域的左下角得到新的量测坐标 xk， yk， 对于每一个新的量测坐标， 将分 辨单元中点坐标 r， B(i)， C(j)(i 从 1 到 N 变化， j 从 1 到 M 变化 ) 逐一带入下式 比较 0061 |ri-xkco。

30、s(j)+yksin(j)| r 0062 如果上式成立， 则参数空间利用如下公式进行积累 0063 A(i， j) A(i， j)+Ek 0064 其中 Ek表示量测 xk， yk 的信号能量 ； 0065 c3) 所有的二维伪量测点迹经过 c2) 计算完毕后， 提取能量积累矩阵 A 中最大值， 获得该最大值对应的 imax， jmax， 并根据 imax， jmax得到一条直线的参数 0066 c4) 将所有雷达二维伪量测点坐标 xk， yk 逐一带入下式 0067 0068 找出满足上式的三维量测集 Z1， .， Zn。 0069 步 骤 四 ： 将 步 骤 三 中 形 成 的 三 维 。

31、量 测 Z1， .， Zn 坐 标 转 换 到 以 直 线 为 x 轴， Z1， .， Zn 量测中任意一点为原点、 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， .， Zn， 转换步骤为 ： 0070 d1) 将三维量测 Z1， .， Zn 由极坐标 r， ， 转化为直角坐标 x， y， z， 应 用转换公式为 0071 0072 d2) 将 d1) 转换后的直角坐标系量测进行平移到量测集 Z1， .， Zn 中的任意一 个点， 假设平移到 Z1点， Z1的直角坐标为 x1， y2， z3， 则 Z1， .， Zn 中任意点 x， y， z 平 移后的坐标为 0。

32、073 0074 d3) 将 d2) 转换后的量测坐标旋转到 x 轴与直线重 合， 各个量测 Z1， .， Zn 旋转后坐标 x， y， z 按如下公式进行转化 0075 0076 全部转换完毕后， 得到新的量测集 Z 1， .， Zn。 0077 步骤五 ： 具体的， 所述步骤 (6) 具体为 ： 说 明 书 CN 103954949 A 8 6/8 页 9 0078 e1) 将 x-z 平面内的观测区域划分成 NM 个分辨单元， 并假设分辨单元长度和宽 度均为 r， 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， .。

33、， M， 并定义一个 NM 的矩阵 A(i， j)， i 1， 2， 3， .， N， j 1， 2， 3， .， M， 矩阵各 元素初始化全为 0， 用于存放参数空间的能量积累值 ； 0079 e2) 假设椭圆圆心坐标 x0， z0 B(i)， C(j)， 使 i 从 1 到 N 变化， j 从 1 到 M 变 化， 将步骤四中得到的所有量测 Z 1， .， .Zk.， Zn 中的 x、 z 坐标 xk， zk 逐 一带入下式子 0080 0081 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。如果上式成立， 则 提取该圆心坐标对应的 i， j， 令 0082 A(i， j)。

34、 A(i， j)+Ek 0083 其中 Ek表示量测 Z k的信号能量 ； 0084 e3) 所有的量测 Z 1， .， .Zk.， Zn 都经过 e2) 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， j， 并根据 i， j 得到椭圆的圆心坐标 B(i)， C(j) ； 0085 e4) 将所有量测点 Z 1， .， Zn 的 x， z 坐标逐一带入 0086 0087 满足上式的量测提取出来组成可能航迹 Z 1， .， Zn。 0088 步骤六 ： 0089 f1) 首先将多个椭圆模型 Hough 变换后得到的能量积累矩阵 Am(m 1， 2， .p， 表 示有 p 。

35、个椭圆模型， 其中， Am表示 m 表示椭圆对应的能量积累矩阵 ) 中能量最大值 Am(imax， jmax) 与预定门限 E_th 进行比较， 如果该最大值小于预定门限， 则该椭圆模型不再参与余下 的步骤 ； 0090 f2) 将 f1) 步后剩下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 0091 0092 获得多个椭圆模型中积累能量最大的椭圆编号 dmax， 其中 p表示经过 f1) 步后剩 下的椭圆模型数。然后提取 dmax编号对应椭圆的各个时刻量测集 Zmaxti， i 1， 2， ， l， 其中 l 表示用于积累雷达帧数， ti表示第 i 帧数据的时标 ； 0093 f。

36、3) 将每个时刻量测集中所有量测分别与 f2) 中对应量测 Zmaxti 计算它们之间 的欧式距离， 如果距离小于预定门限R_th， 则认为这两量测点可以融合， 先令ti时刻融合航 迹 zfti Zmaxti， 然后利用下式将这两点融合为一点 0094 0095 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， zfti 为 ti时刻的融合坐标， a1表示权重， 其大小为 0096 说 明 书 CN 103954949 A 9 7/8 页 10 0097 式中， Am(imax， jmax) 表示能量积累矩阵 Am中的最大值，表示能量积 累矩阵中的最大值 ； 00。

37、98 f4) 找出经过 f3) 步后， 提取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 0099 R(Z1， Z2) Vmin(t2-t1) 0100 R(Z1， Z2) Vmax(t2-t1) 0101 其中， Z1， Z2表示用于判断的两个量测点的坐标， R(， ) 表示求两个量测的欧式 距离， Vmin， Vmax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， 则认为量测集中该量测不是目标， 予以剔除， 剩下 的量测点作为最终的目标检测结果输出。 0102 。

38、本发明的效果可以通过以下仿真实验进一步说明 ： 0103 仿真环境 ： 设有临近空间飞行器初始的速度为 3000 米 / 秒， 航向为 270 度 ( 逆时 针为正 )， 俯仰为 10 度， 目标真实位置初始坐标为 0， 300000 米 ,70000 米 ， 飞行器质量 为 1000 千克， 重力加速度为 9.8 米 / 秒 2， 假设飞行器飞行过程中受四个力作用， 即重力、 推 力、 升力、 阻力， 其中推力主要用于克服阻力， 在飞行器冲压阶段以间歇的方式加力， 方向与 阻力相反。飞行器飞行过程中受到升力的计算公式为 0104 L 0.5ClSV2 0105 0e-Bh 0106 其中， 。

39、升力系数Cl1， 飞行器迎风面积S1米 2， V表示飞行器的速度大小， 表 示空气密度， 地表的空气密度 0( 等于 0.0034 磅 / 英尺 3)， B 为常数 h 表示飞行器离地高度 ( 单位英尺 )， 升力与飞行器速度方向垂直且向上。阻力计算公式为 0107 D 0.5CdSV2 0108 其中， 阻力系数 Cd 0.48， 、 S、 V 意义与升力公式相同。利用以上的仿真设置生 成临近空间高超声速目标三维空间的 “打水漂式” 飞行轨迹 ( 如附图 3 所示 )， 然后在该轨 迹某一阶段间歇 2 秒取点， 共取 7 个位置点 ( 如附图 4 所示 )， 以 7 个目标位置点产生量测 并。

40、加入杂波 ( 以雷达分辨率为距离 200 米， 方位 1 度、 信噪比为 6dB 条件随机产生杂波 ) 构 成微弱目标检测场景来验证本发明方法的有效性。 0109 仿真结果及分析 ： 用本发明方法， 对仿真环境中观测区域的微弱目标量测经过步 骤一的第一门限检测后， 剩余的量测如附图5所示(其中红色圆头表示目标真实位置， 蓝色 圆头表示量测值 )， 从附图 5 可以看出经过第一门限后， 目标淹没在杂波中， 难以直接检测 出目标 ； 经过步骤二、 步骤三后， 直线Hough变换的参数空间(距离、 方位)的能量积累图如 附图 6 所示， 剩余的量测如附图 7 所示 ( 其中红色圆头表示目标的真实位置。

41、， 蓝色圆头表示 量测 )， 从附图 7 可看出量测仍然大于目标航迹点数， 仍然包含一定的杂波 ； 经过步骤四、 步 骤五后， 以椭圆圆心坐标为参数的三个椭圆模型 ( 参数分别为 ： a. 直线 ； b. 长轴、 短轴各为 50000、 30000 ； b.长轴、 短轴各为30000、 50000)Hough变换对应的能量积累图如附图8、 9、 10 所示， 三幅图比较可以看出， 附图 9 能量积累最高点的值最高， 说明了图 9 对应的椭圆模型 与目标轨迹最匹配 ； 经过步骤六融合检测后， 得到目标的航迹点如附图 11 所示 ( 其中红色 圆头线表示目标的真实位置， 三角形表示检测出来的量测值。

42、 )， 可以看出目标的量测轨迹被 说 明 书 CN 103954949 A 10 8/8 页 11 正确检测出来了， 证明了本发明方法的有效性。 说 明 书 CN 103954949 A 11 1/6 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 103954949 A 12 2/6 页 13 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103954949 A 13 3/6 页 14 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103954949 A 14 4/6 页 15 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103954949 A 15 5/6 页 16 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103954949 A 16 6/6 页 17 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103954949 A 17 。