一种能够快速识别目标、炸高的方法及探测装置
阅读说明：本技术 一种能够快速识别目标、炸高的方法及探测装置 (Method and detection device capable of quickly identifying target and blast height ) 是由 王全民 吕波 王朝珉 何宏章 于 2021-03-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种能够快速识别目标、炸高的方法及探测装置,方法包括以下步骤：S1：导入目标所在画面,并选择目标对应的反射系数；S2：接收天线接收目标回波信号,并传入信号初处理模块；S3：将回波信号初步处理后,再传入信号再处理模块；S4：信号再处理模块再次处理信号后传入FPGA芯片；S5：FPGA芯片根据信号进行结果比对。探测装置主要包括：摄像头、信号接收器、包含目标识别子模块的FPGA芯片、控制与输出模块,目标识别子模块包括基于YOLOv5算法构建的目标识别模型。解决了由于不同目标的反射系数不同,导致炸高判断无法精准的问题,具有快速识别目标、动态调整反射系数的优点。(The invention provides a method and a detection device capable of quickly identifying a target and a blast height, wherein the method comprises the following steps: s1: importing a picture where a target is located, and selecting a reflection coefficient corresponding to the target; s2: a receiving antenna receives a target echo signal and transmits the target echo signal to a signal primary processing module; s3: after the echo signal is primarily processed, the echo signal is transmitted into a signal reprocessing module; s4: the signal reprocessing module processes the signal again and then transmits the signal into the FPGA chip; s5: and the FPGA chip compares the results according to the signals. The detection device mainly comprises: the system comprises a camera, a signal receiver, an FPGA chip containing a target identification submodule and a control and output module, wherein the target identification submodule comprises a target identification model constructed based on a YOLOv5 algorithm. The problem that the explosion height judgment cannot be accurate due to the fact that reflection coefficients of different targets are different is solved, and the method has the advantages of quickly recognizing the targets and dynamically adjusting the reflection coefficients.)
技术领域
本发明涉及无线电近炸探测技术领域，具体是涉及一种能够快速识别目标、炸高的方法及探测装置。
背景技术
近炸引信(proximity fuse)是按目标特性或环境特性感觉目标的存在、距离和方向而作用的引信。曾称为非触发引信(non-contact fuse)。近炸引信可以配用于杀伤弹、破甲弹、杀伤/破甲两用弹、爆破弹、攻坚弹和破障弹等主用弹，也可以配用于燃烧弹、发烟弹等特种弹。配用于杀伤弹、破甲弹、杀伤/破甲两用弹时，综合效能的提高非常明显。近炸引信是最能体现弹药先进性的一种引信，是一种最有可能实现弹药解除保险和发火控制智能化的引信。
不同类型近炸引信，发火控制系统的作用原理略有区别，如：
无线电近炸引信是利用无线电波获得目标信息而控制发火，其广泛配用于对付各种地面、水面和空中目标的杀伤弹或杀伤/破甲弹；
光近炸引信是利用光波获得目标信息而控制发火；
磁引信是利用弹药接近目标时磁场的变化获得目标信息而控制发火，主要用于对付坦克、舰艇等目标，也可配用于各种导弹，用以对付飞机、导弹等带有磁性金属的目标；
电容感应引信是利用弹药与目标接近时电容量的变化获得目标信息而控制发火,通常配用于杀伤弹、杀伤/破甲弹、破甲弹和爆破弹等,用以对付地面和空中的各种目标；
声引信是利用声波（或声信号）获得目标信息而控制发火，通常配用于水雷、鱼雷等弹药，用来对付舰艇等目标。
近炸引信的作用特点是引信不接触目标便能起爆，没有延迟时间和触发机构，完全依靠其敏感装置来感应目标的存在、速度、距离、方向，在距目标一定的距离时即可起爆弹药。它的优点是能大幅度提高武器系统对地面有生力量、装甲目标和空中、水中目标的毁伤概率，提高弹药对各种目标的毁伤效果，减少弹药的消耗量，对需要近距离爆炸的弹药，如杀伤弹、破甲弹等，是最适用的引信。
但在不同的使用场景下，不同目标的反射系数也不同，使得炸高判断的精准性无法得到保证。
发明内容
本发明解决的技术问题是：在不同的使用场景下，不同目标的反射系数也不同，使得炸高判断的精准性无法得到保证。
本发明的技术方案如下：
一种能够快速识别目标、炸高的方法，包括以下步骤：
S1：在进行实际炸高检测前，操作者通过摄像头或移动设备将目标画面传入目标识别子模块，目标识别子模块通过画面对应获取目标类型，并根据目标类型选择对应的反射系数；
S2：在进行实际炸高检测时，接收天线接收无线信号形式的基带目标回波信号，并将基带目标回波信号传入信号初处理模块；
S3：信号初处理模块将基带目标回波信号进行放大、去噪声和去干扰后，再传入信号再处理模块；
S4：信号再处理模块根据反射系数，控制增益可调放大器增益，对基带目标回波信号进行处理，并将处理后的信号传入FPGA芯片；
S5：FPGA芯片内结果比对子模块通过固定检测阈值实现炸高一致性检测，反射系数调整子模块根据检测结果对反射系数进行增减调整，并作为下次本类型目标的最佳反射系数，历史数据记录子模块将此次检测结果进行记录。
进一步地，步骤S1中：目标识别子模块通过基于YOLOv5算法的目标识别模型对目标进行识别，YOLO是You Only Look Once的缩写，这也是为了特别突出YOLO区别于两阶段算法的特点，从名字就可以感受到，YOLO算法速度很快，因此通过YOLOv5算法训练得到的模型具有目标检测速度快、准确度高的优点。
进一步地，步骤S5还包括：炸高输出模块通过控制与输出模块将数据呈现在使用者的移动设备上，使用者可以通过移动设备实时获取到炸高数据与比对结果，还能通过移动设备人工手动调整反射系数。
本发明还提供了一种能够快速识别目标、炸高的装置，包括：
用于获取目标画面且配备有红外灯的摄像头，
用于接收目标反射的无线电回波信号的信号接收器，
用于将信号接收器获取的回波信号进行放大去噪处理的信号初处理模块，信号接收器的输出端分别与信号初处理模块电性连接，
用于对信号初处理模块输出信号进行再处理的信号再处理模块，信号初处理模块的输出端与信号再处理模块电性连接，
用于根据信号再处理模块输出信号判断目标炸高的FPGA芯片，信号再处理模块的输出端与FPGA芯片电性连接，FPGA芯片搭载有：用于通过目标所在画面识别目标类型的目标识别子模块，用于通过移动设备控制的反射系数调整子模块，用于记录炸高历史位置与预测结果的历史数据记录子模块，用于输出炸高历史位置与预测结果的炸高输出子模块，用于将预测结果与实际炸高比较的结果比对子模块，
用于将预测结果与实际结果进行比对并输出的控制与输出模块，FPGA芯片的输出端与控制与输出模块电性连接，
其中，摄像头与FPGA芯片电性连接，因此，摄像头能够实时地将捕捉的画面传输至FPGA芯片内。
进一步地，控制与输出模块包括：能够通过无线网络访问FPGA芯片的WIFI子模块，能够通过蓝牙访问FPGA芯片的蓝牙子模块，能够通过U盘访问FPGA芯片的USB接口，使用者可以通过以上多种方式访问FPGA芯片。
更进一步地，信号初处理模块包括：滤波子模块、放大子模块和抗干扰子模块，信号初处理模块能够对回波信号进行初步的处理，便于后续得到更加精确的炸高数据。
优选地，信号再处理模块包括：用于根据反射系数对信号进行增益大小调整的增益可调子模块。
优选地，FPGA芯片电性连接有用于存储历史炸高检测数据的SD卡，使用者可以通过SD卡获取历史炸高数据。
进一步优选地，历史炸高检测数据包括：实际炸高、预测炸高和不同目标的反射系数，多类型的数据可在导出后作为后续科研的实验分析数据。
本发明的有益效果是：
1、本发明目标识别子模块通过对装置获取画面内目标类型进行智能识别，并将识别所得目标类型与对应反射系数匹配，在炸高识别的过程中，使用对应的反射系数完成炸高的一致性检测；
2、本发明目标识别子模块包括基于YOLOv5算法训练的目标识别模型，YOLOv5算法不仅在速度上与上一代的YOLOv4算法相当，对空间的要求也远小于YOLOv4，因而速度快、准确度高、模型大小非常轻量级的YOLOv5更适应于对内存大小有严格要求的嵌入式系统；
3、本发明在炸高检测后，通过反射系数调整子模块对目标类型的反射系数进行调整，使得反射系数能够在动态调整后，更加适应于目标的真实反射系数，达到更加精确的检测效果；
4、本发明中控制与输出模块包括：WIFI子模块、蓝牙子模块和USB接口，使得使用者移动端能够通过多种方式访问FPGA芯片内存储内容，达到实时快速调控装置的效果。
附图说明
图1是本发明整体架构图；
图2是本发明中快速识别目标、炸高方法的流程图；
图3是本发明实施例1中控制与输出模块结构图；
图4是本发明中FPGA芯片内部逻辑模块结构图；
图5是本发明中信号初处理模块结构图；
图6是本发明中信号再处理模块结构图；
图7是实施例4、实施例5、实施例6中控制与输出模块结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。
实施例1
如图1所示，一种能够快速识别目标、炸高的装置，包括：
用于获取目标画面且配备有红外灯的摄像头，摄像头与FPGA芯片电性连接。
用于接收目标反射的无线电回波信号的信号接收器，信号接收器为接收天线。
用于将信号接收器获取的回波信号进行放大去噪处理的信号初处理模块，信号接收器的输出端分别与信号初处理模块电性连接，如图5所示，信号初处理模块包括：滤波子模块、放大子模块和抗干扰子模块。
用于对信号初处理模块输出信号进行再处理的信号再处理模块，信号初处理模块的输出端与信号再处理模块电性连接，如图6所示，信号再处理模块包括：用于根据反射系数对信号进行增益大小调整的增益可调子模块，增益可调子模块包括增益可调放大器。
用于根据信号再处理模块输出信号判断目标炸高的FPGA芯片，信号再处理模块的输出端与FPGA芯片电性连接。
如图4所示，FPGA芯片搭载有：用于通过目标所在画面识别目标类型的目标识别子模块，用于通过移动设备控制的反射系数调整子模块，用于记录炸高历史位置与预测结果的历史数据记录子模块，用于输出炸高历史位置与预测结果的炸高输出子模块，用于将预测结果与实际炸高比较的结果比对子模块。
FPGA芯片电性连接有用于存储历史炸高检测数据的SD卡，历史炸高检测数据包括：实际炸高、预测炸高和不同目标的反射系数。
用于将预测结果与实际结果进行比对并输出的控制与输出模块，FPGA芯片的输出端与控制与输出模块电性连接，如图3所示，控制与输出模块包括：能够通过无线网络访问FPGA芯片的WIFI子模块。
其中，目标识别子模块包括：基于YOLOv5算法构建的目标识别模型。YOLO是YouOnly Look Once的缩写，这也是为了特别突出YOLO区别于两阶段算法的特点。
而YOLOv5算法不仅速度与上一代的YOLOv4算法相当，但YOLOv5的大小远远小于YOLOv4，因而YOLOv5训练所得模型更适应于嵌入式这样的对程序内存大小要求较为苛刻的设备。
目标识别子模块的工作过程为：
S1：输入待检测的画面，目标识别子模块对图片进行一系列的处理，使得图片的规格符合数据集的要求；
S2：目标识别子模块通过目标识别模型计算获得预测输出；
S3：对于输出值（含有目标的概率值）进行处理，过滤掉得分低的值；
S4：确定画面中目标的所在位置，并得出目标对应名称，将目标名称与SD卡内对应的反射系数选中，作为本次检测炸高的反射系数。
实施例2
本实施例是基于实施例1的探测装置的一种能够快速识别目标、炸高的方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1：在进行实际炸高检测前，操作者通过启动带有红外灯的摄像头对目标进行拍摄，并将摄像头拍摄内容传入FPGA芯片，目标识别子模块目标识别子模块通过基于YOLOv5算法的目标识别模型对目标进行识别，并根据目标类型选择对应的反射系数；
S2：在进行实际炸高检测时，接收天线接收无线信号形式的基带目标回波信号，并将基带目标回波信号传入信号初处理模块；
S3：信号初处理模块将基带目标回波信号进行放大、去噪声和去干扰后，再传入信号再处理模块；
S4：信号再处理模块根据反射系数，控制增益可调放大器增益，对基带目标回波信号进行处理，并将处理后的信号传入FPGA芯片；
S5：FPGA芯片内结果比对子模块通过固定检测阈值实现炸高一致性检测，反射系数智能调整子模块根据检测结果对反射系数进行增减调整，并作为下次本类型目标的最佳反射系数，历史数据记录子模块将此次检测结果进行记录；
S6：炸高输出模块通过WIFI子模块将数据传输至使用者的移动设备上。
实施例3
本实施例是基于实施例1的探测装置的另一种能够快速识别目标、炸高的方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1：在进行实际炸高检测前，操作者的移动设备通过WIFI子模块与装置连接，并将目标所在图片传入FPGA芯片，目标识别子模块目标识别子模块通过基于YOLOv5算法的目标识别模型对目标进行识别，并根据目标类型选择对应的反射系数；
S2：在进行实际炸高检测时，接收天线接收无线信号形式的基带目标回波信号，并将基带目标回波信号传入信号初处理模块；
S3：信号初处理模块将基带目标回波信号进行放大、去噪声和去干扰后，再传入信号再处理模块；
S4：信号再处理模块根据反射系数，控制增益可调放大器增益，对基带目标回波信号进行处理，并将处理后的信号传入FPGA芯片；
S5：FPGA芯片内结果比对子模块通过固定检测阈值实现炸高一致性检测，反射系数调整子模块根据检测结果对反射系数进行增减调整，并作为下次本类型目标的最佳反射系数，历史数据记录子模块将此次检测结果进行记录；
S6：炸高输出模块通过WIFI子模块将数据传输至使用者的移动设备上。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
如图7所示，控制与输出模块还包括：能够通过蓝牙访问FPGA芯片的蓝牙子模块，能够通过U盘访问FPGA芯片的USB接口。
实施例5
本实施例是基于实施例4的探测装置的一种能够快速识别目标、炸高的方法，包括以下步骤：
S1：在进行实际炸高检测前，操作者通过启动带有红外灯的摄像头对目标进行拍摄，并将摄像头拍摄内容传入FPGA芯片，目标识别子模块目标识别子模块通过基于YOLOv5算法的目标识别模型对目标进行识别，并根据目标类型选择对应的反射系数；
S2：在进行实际炸高检测时，接收天线接收无线信号形式的基带目标回波信号，并将基带目标回波信号传入信号初处理模块；
S3：信号初处理模块将基带目标回波信号进行放大、去噪声和去干扰后，再传入信号再处理模块；
S4：信号再处理模块根据反射系数，控制增益可调放大器增益，对基带目标回波信号进行处理，并将处理后的信号传入FPGA芯片；
S5：FPGA芯片内结果比对子模块通过固定检测阈值实现炸高一致性检测，反射系数调整子模块根据检测结果对反射系数进行增减调整，并作为下次本类型目标的最佳反射系数，历史数据记录子模块将此次检测结果进行记录；
S6：操作者通过将U盘插入USB接口，将数据拷贝至U盘。
实施例6
本实施例是基于实施例4的探测装置的另一种能够快速识别目标、炸高的方法，包括以下步骤：
S1：在进行实际炸高检测前，操作者的移动设备通过蓝牙子模块与装置连接，并将目标所在图片传入FPGA芯片，目标识别子模块通过基于YOLOv5算法的目标识别模型对目标进行识别，当无法识别到目标的情况下，操作者可直接选择目标对应的反射系数；
S2：在进行实际炸高检测时，接收天线接收无线信号形式的基带目标回波信号，并将基带目标回波信号传入信号初处理模块；
S3：信号初处理模块将基带目标回波信号进行放大、去噪声和去干扰后，再传入信号再处理模块；
S4：信号再处理模块根据反射系数，控制增益可调放大器增益，对基带目标回波信号进行处理，并将处理后的信号传入FPGA芯片；
S5：FPGA芯片内结果比对子模块通过固定检测阈值实现炸高一致性检测，反射系数调整子模块根据检测结果对反射系数进行增减调整，并作为下次本类型目标的最佳反射系数，历史数据记录子模块将此次检测结果进行记录；
S6：炸高输出模块通过蓝牙子模块将数据传输至使用者的移动设备上。
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