雷達(dá)回波序列中弱小飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤數(shù)據(jù)集

宋志勇，回丙偉，范紅旗*，周劍雄，朱永鋒，達(dá)凱，張曉峰，蘇宏艷，金威，張永杰，楊彩霞，藺震，樊潤(rùn)東

1.國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院ATR重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410073

2.中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院第25研究所，北京 100010

數(shù)據(jù)庫(kù)（集）基本信息簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)庫(kù)（集）名稱 雷達(dá)回波序列中弱小飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)作者 宋志勇，回丙偉，范紅旗，周劍雄，朱永鋒，達(dá)凱，張曉峰，蘇宏艷，金威，張永杰，楊彩霞，藺震，樊潤(rùn)東數(shù)據(jù)通信作者 范紅旗（fanhongqi@nudt.edu.cn）數(shù)據(jù)時(shí)間范圍 2017-2019年地理區(qū)域 中國(guó)雜波背景 地面雷達(dá)載頻 35 GHz脈沖重復(fù)頻率 32 KHz距離采樣單元間隔 1.875 m數(shù)據(jù)量 8.76 GB數(shù)據(jù)格式 *.mat, *.txt數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址 http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/908基金項(xiàng)目 國(guó)家自然科學(xué)基金（61401475）數(shù)據(jù)庫(kù)（集）組成本數(shù)據(jù)集由15個(gè)數(shù)據(jù)段組成，每個(gè)數(shù)據(jù)段包含3部分：（1）dataX.mat是第X段包含有目標(biāo)的雷達(dá)回波序列；（2）dataX_gate.mat是第X段雷達(dá)回波序列對(duì)應(yīng)的距離波門信息序列；（3）dataX_value.txt 是對(duì)應(yīng)于第X段數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)記文件，標(biāo)記信息包括對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)段中從零時(shí)刻開(kāi)始每間隔50 ms所處時(shí)刻的目標(biāo)數(shù)、目標(biāo)編號(hào)、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離。

引 言

雷達(dá)具有全天時(shí)、全天候、作用距離遠(yuǎn)、參數(shù)估計(jì)精度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，能夠有效探測(cè)感知波束內(nèi)的目標(biāo)以及場(chǎng)景，通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)與信息處理獲取目標(biāo)的位置、速度、運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)等信息，廣泛應(yīng)用于偵察監(jiān)視、態(tài)勢(shì)感知、探測(cè)制導(dǎo)、目標(biāo)識(shí)別等軍民領(lǐng)域[1][2]。隨著隱身技術(shù)、航空技術(shù)以及電子信息技術(shù)的進(jìn)步，雷達(dá)探測(cè)的對(duì)象、場(chǎng)景、環(huán)境發(fā)生了巨大變化，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別性能提出了新的要求[3]。主要體現(xiàn)在：（1）隱身、弱小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤需求。隱身技術(shù)和無(wú)人技術(shù)的飛速發(fā)展，使得目標(biāo)的RCS（雷達(dá)散射截面）減小，隱身飛機(jī)、隱身艦船、無(wú)人機(jī)、導(dǎo)彈等弱小目標(biāo)給雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)帶來(lái)挑戰(zhàn)，要求雷達(dá)系統(tǒng)能夠在更遠(yuǎn)距離上對(duì)低信噪比目標(biāo)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的探測(cè)跟蹤[4][5]；（2）高速大機(jī)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤需求。推進(jìn)技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)步使飛行器的速度越來(lái)越快，機(jī)動(dòng)能力越來(lái)越強(qiáng)，各類超音速、高超音速目標(biāo)給雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)帶來(lái)挑戰(zhàn)，反應(yīng)時(shí)間的縮短提高了對(duì)雷達(dá)遠(yuǎn)距探測(cè)和適應(yīng)目標(biāo)高速機(jī)動(dòng)的要求[6][7]；（3）低空慢速目標(biāo)檢測(cè)跟蹤需求。通用航空事業(yè)的快速發(fā)展催生了無(wú)人飛行器產(chǎn)業(yè)的崛起，以無(wú)人機(jī)為代表的“低慢小目標(biāo)”給低空區(qū)域安全帶來(lái)挑戰(zhàn)，提升了雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)低空慢速目標(biāo)的探測(cè)跟蹤要求[8][9]；（4）多目標(biāo)、群目標(biāo)檢測(cè)跟蹤需求。隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，協(xié)同化、集群化已經(jīng)成為一種新型的目標(biāo)形態(tài)，雷達(dá)波束內(nèi)的多目標(biāo)、群目標(biāo)給目標(biāo)探測(cè)、跟蹤和識(shí)別帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，集群目標(biāo)的態(tài)勢(shì)感知需求迫切[10][11]；（5）復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)跟蹤需求。隨著雷達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，雷達(dá)探測(cè)環(huán)境越趨復(fù)雜多變，雜波、干擾、多徑、遮擋等復(fù)雜環(huán)境給雷達(dá)探測(cè)帶來(lái)挑戰(zhàn)，低信雜比、低信干比條件下的目標(biāo)檢測(cè)跟蹤需求成為常態(tài)[12][13]；（6）人工智能發(fā)展對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的需求。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別、分類研究成為熱點(diǎn)，深度網(wǎng)絡(luò)對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的需求量非常大，特別是具體應(yīng)用場(chǎng)景下的標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)集[14][16]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)針對(duì)雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤的新需求開(kāi)展了大量的研究工作，在探測(cè)跟蹤方面取得了一系列成果，相關(guān)研究對(duì)于雷達(dá)數(shù)據(jù)的需求十分迫切[17]-[20]。

然而，與上述緊迫需求不相匹配的是，當(dāng)前科研領(lǐng)域的雷達(dá)數(shù)據(jù)比較分散，僅有的少數(shù)幾個(gè)公開(kāi)數(shù)據(jù)集也都是關(guān)于自然環(huán)境的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)[21]。關(guān)于雷達(dá)目標(biāo)環(huán)境回波數(shù)據(jù)的描述、格式、標(biāo)注等沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，也沒(méi)有形成可以服務(wù)于雷達(dá)弱小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤應(yīng)用的公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)回波數(shù)據(jù)集，因此導(dǎo)致該領(lǐng)域的科研學(xué)術(shù)研究缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)支撐，相關(guān)的算法性能測(cè)試、評(píng)估等缺乏一致的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于上述迫切的應(yīng)用需求和匱乏的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，本數(shù)據(jù)集通過(guò)典型場(chǎng)景設(shè)計(jì)、外場(chǎng)試驗(yàn)錄取、數(shù)據(jù)處理標(biāo)注、數(shù)據(jù)使用方法及評(píng)價(jià)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)等步驟和方法制備了面向雷達(dá)回波序列中弱小飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤數(shù)據(jù)集。本數(shù)據(jù)集尚屬首次成系統(tǒng)地公開(kāi)發(fā)布以雜波下雷達(dá)弱小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤為研究需求的雷達(dá)回波序列數(shù)據(jù)集，填補(bǔ)了雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)識(shí)別領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)公開(kāi)數(shù)據(jù)集的空白。

此外，本數(shù)據(jù)集中的部分?jǐn)?shù)據(jù)已經(jīng)提供給由國(guó)防科技大學(xué)和中國(guó)航天科工二院聯(lián)合主辦的第二屆“空天杯”創(chuàng)新創(chuàng)意大賽——探測(cè)識(shí)別算法挑戰(zhàn)賽（雷達(dá)賽題方向）使用。

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

1.1 數(shù)據(jù)采集方法

數(shù)據(jù)采集用到的主要設(shè)施和設(shè)備為高塔和轉(zhuǎn)臺(tái)，試驗(yàn)地點(diǎn)位于陜西省寶雞市眉縣（圖1）。數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)采用高塔架設(shè)轉(zhuǎn)臺(tái)并搭載帶伺服雷達(dá)傳感器的方式開(kāi)展。高塔距離地面約90米，窄波束雷達(dá)安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)固定于平臺(tái)邊緣并下俯一定角度。視野無(wú)遮擋，地貌為玉米、小麥、獼猴桃園等多類農(nóng)作物。高塔、轉(zhuǎn)臺(tái)以及伺服系統(tǒng)的使用為獲取不同場(chǎng)景的目標(biāo)雷達(dá)回波序列提供了保障。

圖1 雷達(dá)回波數(shù)據(jù)錄取場(chǎng)景

數(shù)據(jù)采集使用的傳感器為Ka頻段通用錄取設(shè)備，該設(shè)備的基本性能參數(shù)如表1所示。

表1 Ka頻段雷達(dá)的基本性能參數(shù)

數(shù)據(jù)采集的對(duì)象為空中固定翼無(wú)人機(jī)。轉(zhuǎn)臺(tái)以及目標(biāo)無(wú)人機(jī)上裝配有GPS通信站，引導(dǎo)計(jì)算機(jī)接收并解算二者的GPS信息，實(shí)時(shí)發(fā)送角度和距離等解算結(jié)果用于引導(dǎo)雷達(dá)伺服轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)無(wú)人機(jī)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤以維持目標(biāo)位于雷達(dá)的視場(chǎng)中，同時(shí)數(shù)據(jù)錄取設(shè)備進(jìn)行回波的同步采集與保存。

數(shù)據(jù)采集的主要環(huán)境背景及場(chǎng)景設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)場(chǎng)景情況

注：其中雙目標(biāo)指波束內(nèi)包含一個(gè)大目標(biāo)和一個(gè)小目標(biāo)，大目標(biāo)信噪比越20 dB，且不變化。信噪比參數(shù)指的是小目標(biāo)的信噪比，低信噪比條件為小目標(biāo)信噪比3 dB左右，中等信噪比條件為小目標(biāo)信噪比7 dB左右，高信噪比條件為小目標(biāo)信噪比15 dB左右。

1.2 數(shù)據(jù)處理與標(biāo)注

數(shù)據(jù)處理與標(biāo)注是將采集到的原始雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，剔除無(wú)效及污染數(shù)據(jù)，按一定的原則，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，并為感興趣的真實(shí)目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)注，提供真值的過(guò)程。

1.2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

雷達(dá)工作模式為脈沖-多普勒模式，每個(gè)雷達(dá)數(shù)據(jù)段的原始數(shù)據(jù)為連續(xù)時(shí)間采樣后的離散數(shù)字信號(hào)，在數(shù)據(jù)預(yù)處理結(jié)果將離散數(shù)字信號(hào)按照脈沖時(shí)刻以及重復(fù)周期進(jìn)行數(shù)字下變頻處理、抽取濾波處理以及脈沖壓縮處理，形成脈沖壓縮后的時(shí)域脈沖序列[22][23]。由于原始數(shù)據(jù)中存在由于數(shù)據(jù)錄取設(shè)備原因?qū)е碌膩G幀問(wèn)題，故在預(yù)處理階段需要剔除丟幀數(shù)據(jù)，同步修正波門數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性和一致性[24]。

1.2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)注

雷達(dá)數(shù)據(jù)標(biāo)注的本質(zhì)就是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得確定時(shí)刻數(shù)據(jù)中感興趣目標(biāo)的真值，在距離-多普勒模式下真值主要指當(dāng)前時(shí)刻下目標(biāo)的數(shù)目、目標(biāo)的序號(hào)、目標(biāo)的速度以及距離。考慮到錄取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)中雜波強(qiáng)度大、目標(biāo)動(dòng)態(tài)范圍大、信噪比較低等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行確定時(shí)長(zhǎng)的相參積累[25]、CFAR（Constant False-Alarm Rate，恒虛警檢測(cè)技術(shù)）檢測(cè)[26]、航跡跟蹤[27]，以及與錄取記錄的 GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，采用自動(dòng)標(biāo)注與人工標(biāo)注相結(jié)合的方式獲得雷達(dá)回波序列間隔 50 ms時(shí)刻波束內(nèi)目標(biāo)的數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)目標(biāo)的距離和速度值，以此作為真值。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

本數(shù)據(jù)集共包含有15個(gè)數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)段的命名從data1開(kāi)始依次遞增至data15。每個(gè)數(shù)據(jù)段都主要包括雷達(dá)回波序列、雷達(dá)波門數(shù)據(jù)以及標(biāo)注真值數(shù)據(jù)三類，下面分別對(duì)這三類數(shù)據(jù)的典型樣本進(jìn)行描述和分析。

2.1 雷達(dá)回波數(shù)據(jù)樣本

雷達(dá)回波數(shù)據(jù)集中每段數(shù)據(jù)為一定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)所有脈沖進(jìn)行脈沖壓縮后形成的連續(xù)時(shí)間脈沖序列，數(shù)據(jù)形式為二維數(shù)組，后綴名為mat，對(duì)于某一段數(shù)據(jù)，文件名為dataX.mat。每個(gè)脈沖的采樣點(diǎn)數(shù)固定為319個(gè)，對(duì)于慢時(shí)間維，脈沖重復(fù)頻率為32 kHz，脈沖數(shù)目根據(jù)選取時(shí)長(zhǎng)的不同而不同，因此對(duì)應(yīng)的二維數(shù)組大小不一樣。每段數(shù)據(jù)的采樣時(shí)刻皆從0時(shí)刻開(kāi)始。單個(gè)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)樣本示例如圖2所示，行序號(hào)代表慢時(shí)間脈沖數(shù)，列序號(hào)代表快時(shí)間采樣點(diǎn)數(shù)。

圖2 Matlab導(dǎo)入某數(shù)據(jù)段樣本中回波序列詳情

對(duì)于圖2所示的脈沖壓縮后的回波序列，通過(guò)選取不同的脈沖數(shù)目可以進(jìn)行不同時(shí)長(zhǎng)的相參脈沖積累，從而獲得距離-多普勒?qǐng)D像。圖3顯示了單目標(biāo)和多目標(biāo)場(chǎng)景下基于脈沖壓縮回波序列進(jìn)行相參積累后獲得的距離-多普勒?qǐng)D像情況。

圖3 不同目標(biāo)場(chǎng)景下的距離-多普勒?qǐng)D像

2.2 距離波門數(shù)據(jù)樣本

對(duì)應(yīng)于每一段雷達(dá)數(shù)據(jù)，提供一個(gè)雷達(dá)距離波門數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)形式按時(shí)間排序的一維數(shù)組，后綴名為mat。波門起始位置對(duì)應(yīng)第一個(gè)采樣點(diǎn)，在整個(gè)數(shù)據(jù)段中隨目標(biāo)移動(dòng)，更新率為1 ms（32個(gè)脈沖更新一次）。某一段數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的距離波門數(shù)據(jù)文件名為 dataX_gate.mat。單個(gè)雷達(dá)回波距離波門數(shù)據(jù)樣本示例如圖4所示。

圖4 不同目標(biāo)場(chǎng)景下的距離-多普勒?qǐng)D像

2.3 標(biāo)注真值數(shù)據(jù)樣本

標(biāo)注數(shù)據(jù)結(jié)果以的 dataX_value*.txt文件為格式存儲(chǔ)，其中 dataX為對(duì)應(yīng)的回波序列文件名稱（如data1、data2等），具體格式約定如表3所示。標(biāo)注文件的具體約束事項(xiàng)如下：

（1）每段雷達(dá)回波序列的標(biāo)注結(jié)果保存為1個(gè)文件；

（2）按照50 ms的數(shù)據(jù)率給出標(biāo)注結(jié)果，即每1600個(gè)脈沖輸出1次結(jié)果，第1600*N個(gè)脈沖時(shí)刻為數(shù)據(jù)輸出時(shí)刻，以此類推；

（3）目標(biāo)的距離和速度估計(jì)值的數(shù)據(jù)類型為浮點(diǎn)類型；

（4）結(jié)果文件中所有英文標(biāo)識(shí)均使用小寫字母，所有數(shù)量標(biāo)識(shí)均使用阿拉伯?dāng)?shù)字；

（5）輸出的檢測(cè)和估計(jì)結(jié)果按行存儲(chǔ)，若對(duì)應(yīng)輸出時(shí)刻未檢測(cè)到目標(biāo)，則目標(biāo)數(shù)記為0；

（6）同一數(shù)據(jù)行內(nèi)不同字段之間以空格間隔；

（7）字段中的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)“:”為英文字符；

（8）每個(gè)結(jié)果文件中的目標(biāo)都從1開(kāi)始遞增編號(hào)。

下面以數(shù)據(jù)集中data2數(shù)據(jù)為例對(duì)標(biāo)注數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋說(shuō)明，如圖5所示。

在第1行中，字段“50 ms”表示從第1個(gè)脈沖開(kāi)始至1600個(gè)脈沖時(shí)刻的時(shí)間，即表示本行輸出的目標(biāo)及參數(shù)信息為第50 ms時(shí)刻對(duì)應(yīng)回波中的目標(biāo)情況；字段“1”表達(dá)當(dāng)前時(shí)刻波束內(nèi)只有1個(gè)目標(biāo)；字段“object:1”表示接續(xù)下來(lái)的兩個(gè)字段是目標(biāo)1的速度真值和距離真值；字段“40.401786”表示目標(biāo)1的速度真值，保留小數(shù)點(diǎn)后6位；字段“1572.979364”表示目標(biāo)1的距離真值，保留小數(shù)點(diǎn)后6位。第2-44行的字段含義同第1行，可依次類推。在第45行中，字段“2250 ms”表示本行的結(jié)果對(duì)應(yīng)的是第2250 ms時(shí)刻，也就是第72000個(gè)脈沖時(shí)刻對(duì)應(yīng)的目標(biāo)真值信息；字段“2”表達(dá)當(dāng)前時(shí)刻波束內(nèi)有2個(gè)目標(biāo)；字段“object:1”表示接續(xù)下來(lái)的兩個(gè)字段是目標(biāo)1的速度真值和距離真值；字段“40.312500”表示目標(biāo)1的速度真值；字段“1484.205737”表示目標(biāo)1的距離真值；字段“object:2”表示接續(xù)下來(lái)的兩個(gè)字段是目標(biāo)2的速度真值和距離真值；字段“107.081051”表示目標(biāo)2的速度真值；字段“1799.357029”表示目標(biāo)2的距離真值。第46及之后的字段含義同第45行，可依次類推。

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評(píng)估

本數(shù)據(jù)集中的所有雷達(dá)回波數(shù)據(jù)都是通過(guò) Ka頻段通用錄取設(shè)備在專門設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中實(shí)測(cè)采集得到，目標(biāo)、雜波等特性真實(shí)可靠。雷達(dá)回波序列中確定時(shí)刻對(duì)應(yīng)的目標(biāo)真值信息均為全自動(dòng)標(biāo)注和人工確認(rèn)的結(jié)果，并經(jīng)過(guò)多次核查檢驗(yàn)，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量[28]。數(shù)據(jù)集中所提供的評(píng)分準(zhǔn)則及程序都已經(jīng)過(guò)大量的實(shí)測(cè)驗(yàn)證，評(píng)分結(jié)果符合設(shè)計(jì)指標(biāo)[29]。

本數(shù)據(jù)集中的部分?jǐn)?shù)據(jù)已在第二屆“空天杯”創(chuàng)新創(chuàng)意大賽（2019）——探測(cè)識(shí)別算法挑戰(zhàn)賽中發(fā)布供參賽選手測(cè)試及正式比賽使用。目前大賽已經(jīng)正式落下帷幕，數(shù)據(jù)集作為探測(cè)識(shí)別算法挑戰(zhàn)賽雷達(dá)專題下算法性能比測(cè)的重要依據(jù)，為大賽評(píng)選出了相應(yīng)獎(jiǎng)項(xiàng)類別。該大賽的圓滿舉辦證實(shí)了本數(shù)據(jù)集中圖像數(shù)據(jù)、目標(biāo)標(biāo)注和評(píng)分準(zhǔn)則的質(zhì)量和科學(xué)可信度，可作為更廣泛科研人員的數(shù)據(jù)素材。

4 數(shù)據(jù)價(jià)值

本數(shù)據(jù)集針對(duì)固定翼無(wú)人機(jī)目標(biāo)的雷達(dá)回波序列檢測(cè)跟蹤問(wèn)題，設(shè)計(jì)了15個(gè)典型場(chǎng)景，具體涵蓋了單目標(biāo)、多目標(biāo)、高信噪比、低信噪比、目標(biāo)由遠(yuǎn)及近、目標(biāo)由近及遠(yuǎn)、目標(biāo)進(jìn)出波束、目標(biāo)穿越主雜波、目標(biāo)機(jī)動(dòng)等場(chǎng)景。每個(gè)典型場(chǎng)景對(duì)應(yīng)1個(gè)段數(shù)據(jù)、共計(jì)15個(gè)數(shù)據(jù)段。該類型的數(shù)據(jù)集在國(guó)內(nèi)尚屬首次成系列的公開(kāi)發(fā)布，這些數(shù)據(jù)情況包括了當(dāng)前雷達(dá)弱小目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別的以下重難點(diǎn)問(wèn)題：

（1）低信噪比下的弱小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤；

（2）多目標(biāo)情況下的弱小目標(biāo)檢測(cè)；

（3）強(qiáng)雜波下的弱小目標(biāo)檢測(cè)。

為滿足檢測(cè)跟蹤識(shí)別算法性能評(píng)估的需要，數(shù)據(jù)集對(duì)雷達(dá)回波序列按照50 ms等間隔時(shí)刻進(jìn)行了目標(biāo)真值的標(biāo)注，并在這些標(biāo)注結(jié)果的基礎(chǔ)上，綜合考慮檢測(cè)正確性、檢測(cè)精度、航跡正確性、目標(biāo)漏警、目標(biāo)虛警等關(guān)鍵評(píng)價(jià)要素，研究提出了滿足復(fù)雜場(chǎng)景下雷達(dá)弱小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤算法性能綜合評(píng)測(cè)準(zhǔn)則，并開(kāi)放了評(píng)分程序代碼。本數(shù)據(jù)集在為雷達(dá)檢測(cè)跟蹤相關(guān)研究人員開(kāi)展學(xué)習(xí)研究工作提供測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時(shí)，也能促進(jìn)部分現(xiàn)有成果的實(shí)用化開(kāi)發(fā)，打破當(dāng)前雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫(kù)分散、數(shù)據(jù)集不標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)流動(dòng)性和開(kāi)放性差的困局，為算法研究提供交流、評(píng)測(cè)和提升的渠道。

此外，在第二屆“空天杯”創(chuàng)新創(chuàng)意大賽結(jié)束后，眾多參賽選手和國(guó)內(nèi)同行對(duì)本數(shù)據(jù)集的補(bǔ)充完善版本都提出了申請(qǐng)需求，這也印證了本數(shù)據(jù)集的科研價(jià)值。圖6為空天杯雷達(dá)算法挑戰(zhàn)賽優(yōu)秀選手利用本數(shù)據(jù)集提出的弱小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤框架和部分檢測(cè)跟蹤結(jié)果。圖7為空天杯雷達(dá)算法挑戰(zhàn)賽參賽選手基于本數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)與數(shù)據(jù)處理獲得的部分結(jié)果圖。

5 數(shù)據(jù)使用方法和建議

5.1 數(shù)據(jù)使用方法

數(shù)據(jù)的推薦使用方法是：首先使用者利用自己編制的雷達(dá)弱小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤算法或軟件讀取一段雷達(dá)回波序列，并根據(jù)算法進(jìn)行目標(biāo)的檢測(cè)跟蹤；然后根據(jù)標(biāo)注文件的存儲(chǔ)格式，將該段數(shù)據(jù)的檢測(cè)跟蹤結(jié)果保存在自定義文件中；最后通過(guò)本數(shù)據(jù)集提供的評(píng)測(cè)準(zhǔn)則（推薦使用數(shù)據(jù)集提供的評(píng)分程序代碼）將真值數(shù)據(jù)與檢測(cè)跟蹤結(jié)果進(jìn)行比對(duì)計(jì)算得分，作為當(dāng)前數(shù)據(jù)段的結(jié)果，也可根據(jù)具體的實(shí)際應(yīng)用需求，基于標(biāo)注結(jié)果自行設(shè)計(jì)新的評(píng)分規(guī)則并計(jì)分比較。

圖6 空天杯雷達(dá)檢測(cè)跟蹤挑戰(zhàn)賽部分參賽作品

圖7 空天杯雷達(dá)檢測(cè)跟蹤挑戰(zhàn)賽部分參賽作品處理結(jié)果

5.2 數(shù)據(jù)使用評(píng)價(jià)

數(shù)據(jù)使用后其結(jié)果評(píng)價(jià)可通過(guò)如下原則計(jì)分評(píng)價(jià)，分?jǐn)?shù)越高表示性能越好。檢測(cè)跟蹤得分標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）正確檢測(cè)且估計(jì)精度滿足預(yù)定要求：即目標(biāo)測(cè)量/濾波結(jié)果位于以真值為中心、大小為[±5m(R)×±0.12m/s(V)]的矩形框內(nèi)（含），每次加 1 分；

（2）正確檢測(cè)但估計(jì)精度不滿足預(yù)定要求：即目標(biāo)測(cè)量/濾波結(jié)果位于以真值為中心、大小為[±5m(R)×±0.12m/s(V)]的矩形框外，但同時(shí)不超出大小為[±10m(R)×±0.5m/s(V)]的矩形框，每次加 0分；

（3）漏檢，指以真值為中心的[±10m(R)×0.5m/s(V)]的范圍內(nèi)（含）無(wú)檢測(cè)結(jié)果，每出現(xiàn)1次減1分；

（4）虛警，指在以真值為中心的[±10m(R)×0.5m/s(V)]的范圍外出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果，每個(gè)虛警減2分。

在上述數(shù)據(jù)使用評(píng)價(jià)準(zhǔn)則下，利用本數(shù)據(jù)集測(cè)試結(jié)果滿分為2286分。本數(shù)據(jù)集提供上述評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的評(píng)分程序代碼。