一种基于帧相关的脉压导航雷达信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于帧间相关的脉压导航雷达信号处理方法，该方法对回波噪底水平进行估计，利用杂波或噪声在两帧数据之间的相关性辨别杂波与目标，对目标回波直接输出，对杂波或噪声抑制幅度后输出，满足脉压导航雷达信号处理的基本要求，达到准确引导船只的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于帧相关的脉压导航雷达信号处理方法
本专利技术涉及脉压导航雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于帧相关的脉压导航雷达信号处理方法。
技术介绍
脉压导航雷达是导航雷达领域的一种新型体制雷达，具有发射功率低，分辨率高，探测距离远的特点，可广泛应用于各类大中型船舶，该体制雷达采用固态功率放大器放大宽脉冲的功率，通过天线发射到载船附近的空间，然后接收周围目标或者海面的反射信号，在接收机内部进行脉冲压缩获得窄脉冲。脉压导航雷达所接收的信号中，除了来自目标本身的回波外，还有来自海面、雨雪的杂乱回波以及机器内部噪声干扰，脉压导航雷达信号处理的任务就是在抑制上述杂波和噪声的基础上，检测和突出目标回波并送达显示设备，为雷达操作员提供导航目标信息。在现有技术中，目前脉压导航雷达信号处理主要依靠CFAR(恒虚警率)检测和STC(灵敏度时间控制)来除去无用杂波和噪声。而单纯按上述方法无法有效地在杂波和噪声中分离目标。CFAR检测处理通过信号的幅度判别一个距离单元的信号是目标还是杂波或噪声，设定一定的阈值，低于该规定阈值的信号判定为杂波或噪声并去除；近程海浪反射很大，一般采用STC处理来解决，控制接收机增益随着时间(距离)的增大而减小，从而达到削弱海杂波，特别是雷达附近的海杂波的目的。综上所述，本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：CFAR检测处理的问题是，当小目标的幅度接近噪声水平时，小目标被误判为杂波或噪声而出现漏警；而在高海情时，海杂波的幅度往往超出规定阈值被误判为目标而出现虚警；STC存在着这样的问题，STC控制曲线固定不变，当海杂波幅度随环境而变动，环境适应性和工作稳定性变差。在现有技术中，现有的脉压导航雷达信号处理方法存在无法有效地在杂波和噪声中分离目标的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于帧相关的脉压导航雷达信号处理方法，解决了现有的脉压导航雷达信号处理方法存在无法有效地在杂波和噪声中分离目标的技术问题，实现了能够有效地在杂波和噪声中分离出目标，满足脉压导航雷达信号处理的基本要求，准确引导船只的技术效果。为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种基于帧相关的脉压导航雷达信号处理方法，所述方法包括：步骤1：将接收到的回波信号进行数字式脉冲压缩处理，获得脉压信号s(n)；步骤2：对脉压信号s(n)进行噪底水平估计处理，获得噪底水平估计值Anoise，并将输出噪底水平估计值Anoise到帧间相关处理模块；步骤3：将角度编码器输出的角度编码数值输出到角度编码统计模块进行角度编码统计处理，获得雷达天线扫描圈数标志flag、帧数据存储器地址addram、雷达天线扫描一圈之内的角度总数Nangle，并将flag输出到信号选择模块、帧数据存储器及帧间相关处理模块，将addram输出到帧数据存储器和帧间相关处理模块，将Nangle输出到帧间相关处理模块；步骤4：信号选择器基于选择准则对输入的数据进行选择输出，并将数据输出到帧数据存储器中；步骤5：帧间相关处理模块基于输入的数据进行帧间相关处理，获得相应的输出数据，所述输出数据一方面输出到信号选择模块被选择和存储，同时另一方面输出到CFAR检测模块作进一步处理。进一步的，所述将接收到的回波信号进行数字式脉冲压缩处理，获得脉压信号s(n)，具体为：雷达接收到回波信号后，经过前端信号处理，获得I/Q双通道数字正交信号I(n)、Q(n)，其中n为大于等于0小于等于N-1的整数，N为最大采样点数，对I(n)、Q(n)进行数字式脉冲压缩，得到脉压信号s(n)。进一步的，所述对脉压信号s(n)进行噪底水平估计处理，获得噪底水平估计值Anoise，具体包括：对脉压信号s(n)按照幅度从小到大的次序排序，得到s'(n)，则：s'(0)≤s'(1)≤s'(2)≤…≤s'(N-1)(1)估计噪底首先需要准确找到前段数据和后段数据的分界点，该分界点的数据幅度需满足如下准则：其中，k为分界点数据的序号，Pfc为虚警概率，求出序号比k小的所有数据的平均值作为噪底水平估计值Anoise：进一步的，所述信号选择器基于选择准则对输入的数据进行选择输出，具体包括：信号选择器根据flag的指示选择s(n)和r(n)进行输出，输出数据为x(n)，其选择准则如下：当flag等于0时，即接收的数据达不到一帧数据的数据量，因此帧数据存储器的数据输入端即信号选择模块的输出端无数据信号，在该时间段帧数据存储器不工作；当flag大于等于1时，帧数据存储器的数据输入端有数据输入，并以信号addram作为存储器地址将数据写入帧数据存储器，帧数据存储器的数据输出端数据slast(n)根据flag的指示输出数据，其准则如下：帧数据存储器的数据输出端数据slast(n)是与脉冲压缩模块输出的脉压数据s(n)处于同一方位上的上一帧的数据。进一步的，所述帧间相关处理模块基于输入的数据进行帧间相关处理，获得相应的输出数据，具体包括：当flag小于2时帧数据存储器的数据输出端无数据，此时帧间相关处理模块不做处理，输出数据为脉压数据s(n)；当flag等于2时，判断当前方位的帧数据存储器地址addram是否大于上一帧雷达天线扫描一圈之内的角度总数Nangle，若是，则输出数据为脉压数据s(n)；若否，则一方面判断当前方位同一距离单元上的脉压数据s(n)的幅度是否大于上一帧与s(n)在同一方位和距离的脉压数据slast(n)的幅度，并且，另一方面判断该距离单元上的脉压数据s(n)的幅度是否小于噪底水平Anoise的规定倍数，若上述两个条件都满足，则认为距离单元的脉压数据s(n)是杂波或噪声，该距离单元帧间相关处理输出数据r(n)用公式6计算：若上述两个条件不能都满足，则该距离单元帧间相关处理输出数据r(n)为当前帧的脉压数据s(n)。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：由于采用了将基于帧相关的脉压导航雷达信号处理方法设计为包括：步骤1：将接收到的回波信号进行数字式脉冲压缩处理，获得脉压信号s(n)；步骤2：对脉压信号s(n)进行噪底水平估计处理，获得噪底水平估计值Anoise，并将输出噪底水平估计值Anoise到帧间相关处理模块；步骤3：将角度编码器输出的角度编码数值输出到角度编码统计模块进行角度编码统计处理，获得雷达天线扫描圈数标志flag、帧数据存储器地址addram、雷达天线扫描一圈之内的角度总数Nangle，并将flag输出到信号选择模块、帧数据存储器及帧间相关处理模块，将addram输出到帧数据存储器和帧间相关处理模块，将Nangle输出到帧间相关处理模块；步骤4：信号选择器基于选择准则对输入的数据进行选择输出，并将数据输出到帧数据存储器中；步骤5：帧间相关处理模块基于输入的数据进行帧间相关处理，获得相应的输出数据，所述输出数据一方面输出到信号选择模块被选择和存储，同时另一方面输出到CFAR检测模块作进一步处理的技术方案，即对回波噪底水平进行估计，利用杂波或噪声在两帧数据之间的相关性辨别杂波与目标，对目标回波直接输出，对杂波或噪声抑制幅度后输出，满足脉压导航雷达信号处理的基本要求，达到准确引导船只的目的，所以，有效解决了现有的脉压导航雷达信号处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于帧相关的脉压导航雷达信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：将接收到的回波信号进行数字式脉冲压缩处理，获得脉压信号s(n)；步骤2：对脉压信号s(n)进行噪底水平估计处理，获得噪底水平估计值Anoise，并将输出噪底水平估计值Anoise到帧间相关处理模块；步骤3：将角度编码器输出的角度编码数值输出到角度编码统计模块进行角度编码统计处理，获得雷达天线扫描圈数标志flag、帧数据存储器地址addram、雷达天线扫描一圈之内的角度总数Nangle，并将flag输出到信号选择模块、帧数据存储器及帧间相关处理模块，将addram输出到帧数据存储器和帧间相关处理模块，将Nangle输出到帧间相关处理模块；步骤4：信号选择器基于选择准则对输入的数据进行选择输出，并将数据输出到帧数据存储器中；步骤5：帧间相关处理模块基于输入的数据进行帧间相关处理，获得相应的输出数据，所述输出数据一方面输出到信号选择模块被选择和存储，同时另一方面输出到CFAR检测模块作进一步处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于帧相关的脉压导航雷达信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：将接收到的回波信号进行数字式脉冲压缩处理，获得脉压信号s(n)；步骤2：对脉压信号s(n)进行噪底水平估计处理，获得噪底水平估计值Anoise，并将输出噪底水平估计值Anoise到帧间相关处理模块；步骤3：将角度编码器输出的角度编码数值输出到角度编码统计模块进行角度编码统计处理，获得雷达天线扫描圈数标志flag、帧数据存储器地址addram、雷达天线扫描一圈之内的角度总数Nangle，并将flag输出到信号选择模块、帧数据存储器及帧间相关处理模块，将addram输出到帧数据存储器和帧间相关处理模块，将Nangle输出到帧间相关处理模块；步骤4：信号选择器基于选择准则对输入的数据进行选择输出，并将数据输出到帧数据存储器中；步骤5：帧间相关处理模块基于输入的数据进行帧间相关处理，获得相应的输出数据，所述输出数据一方面输出到信号选择模块被选择和存储，同时另一方面输出到CFAR检测模块作进一步处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将接收到的回波信号进行数字式脉冲压缩处理，获得脉压信号s(n)，具体为：雷达接收到回波信号后，经过前端信号处理，获得I/Q双通道数字正交信号I(n)、Q(n)，其中n为大于等于0小于等于N-1的整数，N为最大采样点数，对I(n)、Q(n)进行数字式脉冲压缩，得到脉压信号s(n)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对脉压信号s(n)进行噪底水平估计处理，获得噪底水平估计值Anoise，具体包括：对脉压信号s(n)按照幅度从小到大的次序排序，得到s'(n)，则：s'(0)≤s'(1)≤s'(2)≤…≤s'(N-1)(1)估计噪底首先需要准确找到前段数据和后段数据的分界点，该分界点的数据幅度需满足如下准则：其中，k为分界点数据的序号，P...

【专利技术属性】
技术研发人员：何奎，张鑫，唐浩，
申请(专利权)人：成都天奥信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51