一种基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法，首先对雷达回波信号进行距离维上的回波干扰剔出，然后进行脉冲压缩处理，最后在多普勒维对噪声调平后的脉压数据进行运动目标检测并按照多普勒通道进行划分后，逐个距离单元在多普勒域除第零个多普勒通道外进行比较判定抑制地杂波谱泄露现象、消除强干扰信号。本发明专利技术的方法通过在距离维预处理和速度维基于多普勒通道特性处理，解决了在强干扰条件下进行运动目标检测时地杂波谱泄露的问题，提高了目标检测概率。

A ground clutter spectrum leakage suppression method based on Doppler channel characteristics

The invention relates to a method of ground heterozygosity leakage suppression based on the characteristics of Doppler channel. First, the radar echo signal is excluded from the range dimension of the echo signal, then the pulse compression is processed. At last, the pulse pressure data after the noise leveling of the Doppler dimension is detected by the motion target and is carried out according to the Doppler channel. After dividing, the distance units are compared in the Doppler domain except for the zero Doppler channel, which determines the suppression of the ground clutter spectrum leakage phenomenon and the elimination of strong interference signals. The method of the invention solves the problem of the leakage of the ground clutter spectrum in the detection of the moving target under the condition of strong interference, and improves the detection probability of the target by the distance dimension preprocessing and the speed Wiki in the Doppler channel characteristic processing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法
本专利技术方法属于雷达信号处理领域。
技术介绍
随着现代雷达对抗技术的飞速发展，按照传统的雷达信号处理流程已经不能满足精细化信号处理分析的要求。在雷达信号处理领域，有效剔除强干扰信号，抑制地杂波，提高目标有效检测概率越来越彰显其重要性。地表杂波是来自地球表面和海洋表面的回波信号。文献《FFT-MTD滤波器组优化设计与仿真》(现代防御技术,2011,Vol.39,No.2pp:10-14)中提出了利用“多个带通滤波器组对雷达回波进行脉冲多普勒处理，然后再对滤波器组的输出进行检测来发现目标”。文献《MTD雷达抗干扰性能分析》(火力与指挥控制,2004,Vol.29,No.1pp:71-73)中提出了利用“利用多了普滤波器的级联系统抗干扰”。这些都是利用传统的动目标检测(MTD)方法，其可以有效无模糊地检测在多普勒通道范围内的动目标信号，但是对于地杂波谱泄露的抑制能力有限。传统动目标检测(MTD)无法有效抑制地杂波泄露和接收机瞬时强干扰问题，动目标检测(MTD)处理时，由于多普勒滤波器对一定谱宽的地杂波抑制能力有限，并且对于接收机的瞬时强干扰，会错误判断为目标信号，影响后端进行目标检测，降低了目标检测概率。对于强干扰回波信号，经过脉压后变为经过脉压系数调制后的假目标信号，不利于进行多普勒通道特性划分的地杂波谱泄露处理和后续数据处理。对于地杂波，由于地杂波谱会有一定的展宽，导致非零速滤波器有一定的输出，造成大量的杂波剩余，影响正常的目标检测，因此本专利技术提出了基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法，采用强干扰剔除方法和基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法剔除强干扰信号和剩余地杂波。
技术实现思路
本专利技术针对传统机扫雷达或者现代相控阵雷达，提出一种基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法，实现对强干扰信号剔除，有效抑制地杂波谱泄露，提高目标检测概率，在距离维和多普勒维两维共同应对强干扰和地杂波，在FPGA内部使用内嵌式Microblaze实时计算原始回波信号的统计模值数据，然后根据设定门限阈值统计距离单元数和每一个距离单元对应的模值数据，判断其是否为正常回波信号的尾端数据，如果不是则根据对应距离单元统计得到的模值数据判断为强干扰信号还是异常数值，并相应的置换为正常调平后的复噪声回波。多普勒通道划分的工作原理是根据零速通道、非零速通道输出辐度大小及结合滤波器频响特性，达到对地杂波谱泄露的抑制。多普勒通道划分方法为对除零号多普勒滤波器以外的所有多普勒通道的输出逐个距离单元进行处理。本专利技术具体
技术实现思路
如下：雷达工作时，对于敌方干扰和接收机本身都会引进幅度上很强，带宽占据很宽的强干扰信号，对于后续雷达信号处理进行脉冲压缩和运动目标检测都会有影响，本专利技术首先对背景噪声环境采样数据作为判断门限，然后对接收到的回波信号在距离维逐个距离单元分别利用距离跨越信息和幅度模值信息联合处理，判断是否是正常回波信号或者强干扰信号或者是异常值，然后根据幅度模值信息进行置换为噪声回波信号或者保留原始回波信号处理。针对脉压之后的数据，按照设定的多普勒通道号和需要抑制的地杂波谱宽进行除第零个多普勒通道外，每个多普勒通道幅频响应增益归一化，再逐个多普勒通道计算归一化后的模值与地杂波在本通道的模值作差，最后和当前噪声模值比较，选取较大的作为最终输出。本专利技术具体专利技术步骤如下：设采集的雷达回波数据分别为I、Q正交两路，使用坐标旋转数字计算方法IP核对其进行求模并得出模值数据，然后根据模值的大小和统计门限模值进行比较，如果此模值小于统计门限，则判断为正常回波信号进行脉冲压缩处理，否则转入下一步处理；对上述的模值幅度加权之后和左右相邻的两个距离单元的模值分别进行比较判断，如果加权后的模值均大于左右相邻的两个距离单元的模值，那么判断当前检测单元为异常值并且置换为复噪声，进行脉冲压缩处理，否则滑窗统计预先设定数目的相邻距离单元数中大于某一个设定门限的数目，然后判断这个数目如果大于视频后设定的门限且小于另外一个设定的门限，那么判断为正常回波脉冲或者是脉冲的尾部信号，保留原始I、Q进行脉冲压缩处理，否则置为视频处理后的复噪声，进行脉冲压缩处理；假设多普勒通道数为R个，原始回波经过某一个多普勒通道在其中一个距离单元上对应的多普勒滤波器组输出取最大值后的模值记为Pk，其中k＝1,2,3﹍R，原始回波经过某一个多普勒通道增益记为Gk，其中k＝1,2,3﹍R，此处是归一化后的处理增益单位为dB，其中IFk代表多普勒滤波器k，其中k＝1,2,3﹍R，处理输出在某个距离单元上的改善因子；对脉冲压缩处理后的雷达视频信号按照脉冲重复周期个数依次按照距离维进行零距离对齐后，进行常规的多普勒滤波器组匹配滤波，然后分别求出每组多普勒滤波器求模后的模值数据，接着按照除第零个多普勒滤波器通道外，其他多普勒滤波器依次按照如下归一化增益公式计算P_L＝Pk-(P0*Gk-IFk*G0)；比较P_L＝Pk-(P0*Gk-IFk*G0)和视频后的复噪声模值的大小，选取较大模值数据更新当前的模值并且作为最后输出的模值数据，以达到抑制地杂波谱的目的。本专利技术相比于传统雷达信号处理技术优点是1.充分利用FPGA内部Microblaze软核计算能力强的特点，满足实时性要求。2.具有多波束可扩展能力和实时计算处理能力，运算量小。3.有效剔除敌方释放的强干扰或者本接收机引进的强干扰信号，消耗硬件资源少，整体延迟距离单元有限。4.可以有效抑制地杂波谱的泄露问题，提高检测概率。附图说明图1是本专利技术基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法处理流程示意图。图2是本专利技术具体实施例中采用的实测数据带有强干扰的雷达回波模值。图3是本专利技术具体实施例中采用的实测数据带有强干扰的雷达回波脉压模值。图4是本专利技术具体实施例中采用的实测数据强干扰剔除后的雷达回波模值。图5是本专利技术具体实施例中采用的实测数据强干扰剔除后的雷达回波脉压模值。图6是本专利技术基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制原理图。图7是本专利技术具体实施例采用的基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制输出效果。具体实施方式本专利技术基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法流程示意图如图1所示，假设采集的原始雷达中频回波数据I、Q经过CORDIC求模运算后的模值是A1，根据背景环境和接收机噪声确定的门限是M1和M2，当前判别距离单元左右两个距离单元的模值是X1、X2，脉冲压缩前的采样复噪声均值为I1、Q1，对于R个慢时间维脉冲重复周期记为：T1、T2、T3…TR。假设多普勒通道数为R个，原始回波经过某一个多普勒通道在其中一个距离单元上对应的多普勒滤波器组输出取最大值后的模值记为Pk(k＝1,2,3...R)，原始回波经过某一个多普勒通道增益记为Gk(这里是归一化后的处理增益单位为：dB)，其中IFk代表多普勒滤波器k(k＝1,2,3...R)处理输出在某个距离单元上的改善因子。结合流程图和实例，对本专利技术方法的实施方式作具体阐述，过程如下：步骤一：强干扰剔除。1.本专利技术结合脉冲宽度和背景噪声作为判断依据，首先对采集的雷达回波数据进行I、Q两路CORDIC求模记为A1，然后根据模值A1的大小和统计门限模值M1进行比较，如果A1小于统计门限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法，其特征在于：假设采集的雷达回波数据分别为I、Q正交两路，使用坐标旋转数字计算方法IP核对其进行求模并得出模值数据，然后根据模值的大小和统计门限模值进行比较，如果此模值小于统计门限，则判断为正常回波信号进行脉冲压缩处理，否则转入下一步处理；对上述的模值幅度加权之后和左右相邻的两个距离单元的模值分别进行比较判断，如果加权后的模值均大于左右相邻的两个距离单元的模值，那么判断当前检测单元为异常值并且置换为复噪声，进行脉冲压缩处理，否则滑窗统计预先设定数目的相邻距离单元数中大于某一个设定门限的数目，然后判断这个数目如果大于视频后设定的门限且小于另外一个设定的门限，那么判断为正常回波脉冲或者是脉冲的尾部信号，保留原始I、Q进行脉冲压缩处理，否则置为视频处理后的复噪声，进行脉冲压缩处理；假设多普勒通道数为R个，原始回波经过某一个多普勒通道在其中一个距离单元上对应的多普勒滤波器组输出取最大值后的模值记为Pk，其中k＝1,2,3﹍R，原始回波经过某一个多普勒通道增益记为Gk，其中k＝1,2,3﹍R，此处是归一化后的处理增益单位为dB，其中IFk代表多普勒滤波器k，其中k＝1,2,3﹍R，处理输出在某个距离单元上的改善因子；对脉冲压缩处理后的雷达视频信号按照脉冲重复周期个数依次按照距离维进行零距离对齐后，进行常规的多普勒滤波器组匹配滤波，然后分别求出每组多普勒滤波器求模后的模值数据，接着按照除第零个多普勒滤波器通道外，其他多普勒滤波器依次按照如下归一化增益公式计算P_L＝Pk‑(P0*Gk‑IFk*G0)；比较P_L＝Pk‑(P0*Gk‑IFk*G0)和视频后的复噪声模值的大小，选取较大模值数据更新当前的模值并且作为最后输出的模值数据，以达到抑制地杂波谱的目的。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多普勒通道特性的地杂波谱泄露抑制方法，其特征在于：假设采集的雷达回波数据分别为I、Q正交两路，使用坐标旋转数字计算方法IP核对其进行求模并得出模值数据，然后根据模值的大小和统计门限模值进行比较，如果此模值小于统计门限，则判断为正常回波信号进行脉冲压缩处理，否则转入下一步处理；对上述的模值幅度加权之后和左右相邻的两个距离单元的模值分别进行比较判断，如果加权后的模值均大于左右相邻的两个距离单元的模值，那么判断当前检测单元为异常值并且置换为复噪声，进行脉冲压缩处理，否则滑窗统计预先设定数目的相邻距离单元数中大于某一个设定门限的数目，然后判断这个数目如果大于视频后设定的门限且小于另外一个设定的门限，那么判断为正常回波脉冲或者是脉冲的尾部信号，保留原始I、Q进行脉冲压缩处理，否则置为视频处理后的复噪声，进行脉冲压缩处理；假设多普勒通道数为R个，原...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海龙，张宁，李赛辉，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32