基于帧间DBSCAN聚类的毫米波雷达交通多目标跟踪方法

毫米波雷达已成为车联网中的主流传感器之一,可用于交通场景的多目标跟踪。本文将毫米波雷达安装于道路上方进行交通目标跟踪,针对基于帧内DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)聚类的多目标跟踪中,在该安装场景下多径噪点难以去除和纵向的交通目标点云难以区分的问题,提出了基于帧间DBSCAN聚类的毫米波雷达交通多目标跟踪方法。该算法使用多帧合并处理的方式,利用帧序特征用于解决多径噪点问题,并利用空间纵向分段的方法改善了原算法在纵向上目标区分度不足的缺点。本文通过六组不同的实际场景实验,证明了本方法在不同场景下,均相比原方法对跟踪结果有不同程度的改善。      

道路场景下毫米波雷达点云聚类处理算法

毫米波雷达具有体积小、分辨率高,可在风、雨、雾等恶劣条件下工作的优点,但由于场景的复杂性在实际工作中会出现点云过分割、虚警等问题。因此,本文提出一种基于马氏距离与欧氏距离结合的自适应DBSCAN聚类算法,依据点云的距离选取相似度度量方法,在密度较大处选择马氏距离,在密度较小处选择欧氏距离,依据“属于同一目标点云,位置、速度、强度接近”这一规律进行筛选。聚类完成后,采用非参数核密度估计算法获取点簇内点云密度,根据点云分布特点估计目标位置,并依据最小二乘法完成多普勒速度分解,估计目标横纵向速度。最后,通过实际道路场景(隧道、公路)测试数据对本文算法的可靠性与稳定性进行验证。     

基于最近迭代点的毫米波雷达点云数据处理方法

毫米波雷达具有小型化、低成本等特点,可全天候、全天时工作,在高级辅助驾驶系统中发挥着重要作用。基于多芯片级联方案的多发多收（multiple-input multiple-out, MIMO）技术可有效提高毫米波雷达的角度分辨率,使得毫米波雷达点云成像成为可能。针对毫米波雷达图像点云稀疏、噪点多等问题,本文提出了一种基于最近迭代点的毫米波雷达多帧融合和自适应邻域半径的DBSCAN算法。首先,利用MIMO毫米波雷达技术获得多帧观测场景目标点云图像。其次,利用辅助信息得到点云匹配的初值,通过最近迭代点算法估计平移旋转矩阵进行精确匹配,实现多帧数据融合以改善图像点云稀疏问题。然后,设计自适应阈值的DBSCAN算法去除噪声,获得目标的点簇信息,再对聚类后的点簇目标求取最小外接矩形,结合目标散射强度,实现对车辆和围栏等不同类型目标区分。最后,利用外场（典型停车场场景）测试数据,对本文所提算法的有效性进行了验证。     

多雷达数据编排方法研究

数据融合技术是雷达组网系统的核心技术,采用集中式点迹融合方式,融合中心数据量非常大,为了提高数据融合处理效率,保证融合航迹的实时性和正确性,数据编排管理非常重要.文中对多雷达数据编排方法进行了分析研究,提出了4种比较实用的数据编排方法:扇区编排法、时间分区法、位置动态分区法及网格分区法等.仿真结果表明,4种数据编排方法是可行的、可实现的.     

多雷达数据融合中的数据预处理

多雷达数据融合的数据来自不同的雷达,在融合处理前要作相应的处理,如点迹过滤、点迹合并、野值剔除、空间对准、时间对准等等,本文就这些问题作一些讨论.     

基于双时间点检测的毫米波雷达人流量监测方法

针对现有基于视频监控的人流量统计方案成本高、算法复杂且不利于个人隐私保护的局限性,利用毫米波雷达体积小、成本低、分辨率高的特点,提出了一种基于双时间点检测的人流量监测方法。该方法先获取人体目标散射点位置和多普勒频移信息来构成点云数据,然后根据多普勒频移正负来判断人体的运动方向,并筛选具有高多普勒频移值的点云数据以降低干扰点对聚类结果的影响;在双时间点对特定区域内人员数量进行统计,并根据双时间点之间所获取的点云数据聚类结果对所统计人员数据进行修正。实验结果表明,该方法能够用匿名的方式以较高的正确率统计人员进出。     

面向毫米波雷达手势分类的RDI数据增强方法

在基于毫米波雷达的手势分类任务中,应用深度学习技术可以显著提高准确率。然而,深度学习技术对数据量的依赖性很高,当训练样本数据稀缺时容易出现过拟合问题。由于不同的毫米波雷达参数差异较大、采集数据耗时费力,基于毫米波雷达的手势数据量往往非常有限。为了解决数据量稀缺这一问题,本文提出了一种融入注意力模块的距离多普勒图自编码（Range-Doppler Image AutoEncoder with Attention Module, RDI-AEAM）数据增强方法,旨在增强毫米波雷达手势数据的RDI表征。该方法针对RDI缺乏语义信息、难以进行标注以及特征不明显的特点,构建了一个融入注意力模块的自编码网络。首先,利用自编码器进行特征提取和数据压缩,学习输入数据的分布并提取有用特征。其次,利用注意力模块专注学习通道和空间维度的特征,解决特征不明显问题,使模型能够更加集中关注重要特征。训练过程中,预定义了原始数据标签,使用最小均方误差损失函数衡量生成数据的质量,达到设定阈值时将生成数据与预定义标签相关联,而无须额外后期标注。实验先选择100%训练集进行增强,相比仅使用原始训练集进行训练的结果,数据增...     

Ka波段毫米波云雷达数据质量控制方法

针对国内首部固态、多观测模式体制的Ka波段毫米波云雷达观测资料,提出速度模糊、噪点-径向干扰杂波和悬浮物杂波的质量控制方法,并对方法效果进行了检验和分析.结果表明,该方法具有很好的成功率和稳定性,15个云过程检验的退模糊成功率都达到100%;能准确判断出速度模糊和类型并纠正平均多普勒速度和谱宽;能较好地滤除噪点和径向干扰杂波,并对缺测进行补值;能较好去除低空悬浮物杂波,同时保留小尺度的云.     

毫米波超近程LFMCW雷达运动目标参数估计

毫米波超近程线性调频连续波(LFMCW)雷达运动目标参数估计新方法,可以在加速度运动目标环境中有效估计出目标的加速度、速度和距离参数。该方法能够对加速度运动目标多普勒信号进行加速度补偿,解决目标多普勒频谱畸变现象和LFMCW雷达固有的距离速度耦合现象,达到改善加速度运动目标的检测性能和提高参数估计精度目的,且算法稳健,运算量小。算法通过仿真分析,评估了加速度运动补偿前后的效果,证明了算法的有效性。该方法可用于针对毫米波超近程LFMCW雷达信号处理快速、准确的参数估计。     

基于COM Express的回波预处理模块设计

针对舰载雷达数据处理平台的改造需求,设计了一种基于COM Express的回波预处理模块。通过调整雷达数据处理平台及软件的实现方式,将回波预处理前移,使用最小的改动量解决了雷达系统的回波数据接收瓶颈问题。分析了数据处理平台的改造需求,介绍了模块的设计方案、模块的硬件设计、回波预处理的数据传输流程以及PEX8311桥片在Vx-works下的驱动设计。工程实践表明,该模块大大提高了雷达的点迹处理能力,在极限情况下能正确接收并处理雷达回波数据,满足了雷达改造需求。     

基于注意力机制的毫米波雷达和视觉融合目标检测算法

传统目标检测大多基于摄像头采集图像进行,虽然近些年出现了许多优秀的检测网络,但在复杂场景下,仍存在大量漏检、误检等问题。针对这些问题,提出了一种基于注意力机制的毫米波雷达和视觉融合目标检测算法。首先将毫米波雷达数据进行扇形点云柱编码（Fan-shaped Cloud Pillar Code,FCPC）,将其转换为前景伪图像;然后,再将其通过坐标关系映射到像素平面,使用卷积注意力模块（Convolutional Block Attention Module,CBAM）对两者特征数据进行融合;采用Yolov4-tiny对融合特征进行检测,并引入Focal Loss对原损失函数进行改进以解决正负样本不均的问题。在Nuscenes数据集上进行模型验证与对比,结果表明,该算法在复杂场景下相比其他单传感器检测算法如Yolov3、Efficientent以及Faster-RCNN等,无论平均检测精度(mean Average Precision,mAP) 还是每秒检测帧数(Frames Per Second,FPS)都有明显的提升。     

DBS成像技术在毫米波雷达导引头中的应用

本文介绍了DBS技术的基本概念及工作原理,并且结合毫米波雷达回波信号的特点,研究适合快速实时成像、且具有实际工程意义的DBS成像算法——SPECAN算法及其实现流程。在理论分析的基础上,给出了系统仿真的结果和性能参数,证明了理论的可行性,为实际工程上的应用打下了基础。     

机载有源无源雷达联合探测数据融合研究

针对机载有源无源雷达量测数据不同步、不同维的特点,提出了基于自适应变维非线性量测最优线性无偏滤波(BLUF)有源无源数据融合方法。首先将三维的非线性量测的最优线性无偏滤波推广到六维的情况,然后针对融合中心收到的量测数据的类型采用不同维的最优线性无偏滤波。该融合方法不但有效地解决了机载有源无源雷达数据的不同步、不同维给融合带来的困难,还大大提高了融合的精度。通过仿真证明了自适应变维的有源无源数据融合方法的有效性。     

地面雷达数据处理系统设计

针对目前地面雷达数据处理中存在的目标多,机动性强,地面杂波强,虚警率高等问题,采用并设计了解速度模糊、点迹凝聚、航迹处理等算法,结合软件编程技术,对信号处理后的数据进行综合处理,经过雷达外场鉴定试验测试,数据处理使雷达的发现概率、虚警率、方位距离精度、速度分辨力等指标各提高了约十个百分点。     

航管雷达高低波束联合测高技术研究

航管雷达选用两坐标体制,能够提供空中目标的距离和方位信息,不具备测高能力。文中结合航管雷达高低波束空域覆盖设计,提出高低波束联合测角方法,通过分析超余割平方高低波束交叠区域的功率曲线,给出系统高低波束设计准则和测高准则,可有效实现航管两坐标雷达进行测高,本文还分析测高区间和测高精度,具有较高的工程价值。     

基于微缩雷达应用的硅基毫米波片上天线

为研究小型化、微型化天线在现代无线应用中的集成趋势,对当前工艺水平下的毫米波段片上天线(AoC)设计进行了总结。从集成角度,对单片集成和混合集成的概念分别进行了优劣比较和讨论。作为一个单片集成技术方案的可靠候选,对硅基单片毫米波集成电路(SIMMWIC)技术进行了介绍,并给出了利用该技术实现的整流天线例子。通过单片集成的雪崩二极管发射机展示了如何利用三维电磁仿真工具设计及证明片上天线的性能,利用仿真和实际验证探讨了硅基毫米波片上天线的挑战和方法,为小型化雷达系统方案提供了一个稳固的基础。     

毫米波测云雷达回波的衰减订正研究

毫米波测云雷达探测云目标时,电磁波除了受到云目标衰减之外,还受到大气传输中氧气以及水汽的衰减,电磁波的衰减导致雷达观测到的回波强度小于云目标的实际回波强度,这种误差将影响云内结构的反演。因此,为了使毫米波测云雷达的探测数据正确地反演出云目标的宏观物理特征,必须对进行毫米波测云雷达工作频率下气象目标物的衰减进行订正。主要利用逐库衰减订正算法以及分级逐库衰减订正算法对英国Chilbolton 观测场94GHz 毫米波测云雷达的一次降水云观测结果进行了垂直方向的大气衰减订正研究,并比较逐库衰减订正算法以及分级逐库衰减订正算法间的反演差异。同时,利用国际电信联盟ITU-RP. 676-10 建议书中氧气以及水汽衰减订正公式进行了毫米波测云雷达探测数据的二次订正。分析和对比结果表明,衰减系数的变化对于云目标的宏观物理特征反演有着明显的影响,并且分级逐库衰减订正法的订正效果强于逐库衰减订正法。     

民航空管雷达数据网技术及其发展

本文讨论了我国空管雷达数据全国联网建设的必要性，可行性，以及需要解决的关键技术问题，在分析雷达数据通信特点的基础上，结合我国国情，重点探讨了通信技术，管理模式的选择，网络层次结构及性能指标，空管雷达数据网与ATN，IP网的关系等，本文探讨的民航专用技术问题，有一些也是全国各种行业性数据专网，VPN设计的共性问题。