一种海杂波的抑制方法技术

本发明专利技术公开一种海杂波抑制方法，属于射频技术和雷达技术领域，包括如下步骤，S1对雷达回波的时域序列作傅立叶变换，先变换到频域，再变换到多普勒频谱，S2对雷达回波划分出频率窗口，多个雷达回波相应对应多个频率窗口，求取雷达回波在每个频率窗口的中值点，med(A

【技术实现步骤摘要】
一种海杂波的抑制方法


[0001]本专利技术属于射频技术和雷达
，更具体地，涉及一种小型化天线阵列高频地波雷达的海杂波的抑制方法。

技术介绍

[0002]国内外学者提出了多种海杂波抑制方法，不同情况下效果不同。传统的对消技术是迭代法以及子空间分解法。Root于1998年提出的一种基于迭代的海杂波对消算法，在对海杂波建模为正弦模型后，利用基于迭代的对消算法有效去除海杂波，采用短时多普勒离散傅里叶变换将船舶目标信息从短的时间序列中提取出来。主要用来识别在海杂波边缘区域的船只。其本质上是改进的Clean算法，计算速度快，适用实时处理大批量数据场合。但是该算法迭代次数难以控制，且在辨识速度谱恰好处于一阶海杂波谱线中心附近的船只方面性能受限，在检测多目标时效果不佳。
[0003]1993年有学者如M.W.Poon，R.H.Khan，Son Le-Ngcc.等利用子空间分解法通常为奇异值分解方法实现海杂波对消。将一阶海杂波和部分反映噪声的奇异值置零，经过信号重建能消除一阶海杂波信号分量及噪声。但是这种方法杂波阶数不易确定，工程实现上仍存在难度。
[0004]另有学者高兴斌、钱文振、Demarty Y等从距离相邻的海杂波特点着手进行海杂波抑制。利用海杂波特性，如果同一个波束的方位内、相邻距离单元内，海杂波的多普勒频率变化大于1个、小于2个多普勒分辨单元，可使用相邻单元的回波数据抑制杂波。在一个发射综合波束内，海杂波邻近距离单元的幅频特征必然具有一定的相关性。或选择利用总的时频回波图减去平均海杂波时频分布图，可能削弱海杂波。或对邻近距离单元杂波对消预处理加以改进，并使用常规目标对检测算法进行了验证。
[0005]2008年前后，仇永斌认为通过Bragg峰的距离、Doppler频移、幅度、形状结构等多角度、多维联合信息，以及海浪Bragg峰的幅度的连续性及对称性等多维特征，用以抑制一阶海杂波，提出了一种Clean算法的改进方法，将海杂波作为复的正弦信号分量组成的杂波模型，信号经过FFT变换后，搜索在频域范围内的最大极大值点，在时域中将其频率对应分量能量消除，它们被认为是强海杂波对应分量。这种方法能有效去除强度大的一阶杂波，计算速度快，但代价是将较强的目标信号也可能当作海杂波信号抑制掉。
[0006]2008年左右，法国学者Demarty又提出了一种基于电磁散射机理的海杂波建模技术，并计算了电磁波和环境之间的相互作用，为海杂波抑制提供了一种新途径。
[0007]以上计划中均存在海杂波抑制效果不高或者天线阵列过大的问题，需要开发一种新型的海杂波抑制方法，以克服现有技术的以上缺陷。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种海杂波的抑制方法，旨在解决现有技术中目标探测方位分辨率低、数据处理方法过程繁杂的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了一种海杂波抑制方法，其包括如下步骤：
[0010]S1：先对雷达回波的时域序列作傅立叶变换，变换到频域，接着再次进行傅里叶变换，变换到多普勒频谱，
[0011]S2：对雷达回波划分出频率窗口，多个雷达回波相应对应多个频率窗口，求取雷达回波在每个频率窗口的中值点，med(A
n
[x
ij
])表示对频率窗口A
n
[x
ij
]内的所有点取中值，y
ij
为象素点x
ij
经过二维中值滤波后的输出值，即：
[0012][0013]其中，为频率窗口内第(N+1)个位置的图象点灰度值，N为正整数，n表示频率窗口的点数量，取d
ij
＝|x
ij-y
ij
|，d
ij
表示多普勒谱图的细节图像中(i,j)处的灰度值，i、j为多普勒谱图的细节图像的第i行、第j列，i、j为自然数，
[0014]S3：若d
ij
大于门限T，认为相应位置的(i,j)处是海杂波的点，反之认为相应位置(i,j)处没有海杂波的点。
[0015]进一步的，步骤S1中，进行傅立叶变换时，对于较高信噪比雷达回波的时域序列数据，采用较长的FFT公式：
[0016][0017]其中，i、j为自然数，N为较高信噪比雷达回波的时域序列的总长度，x
i,j
(n)是指第n行的雷达回波信号的时域数据，k是指第k个频域，较高信噪比是指信噪比位于10dB～50dB。
[0018]进一步的，步骤S1中，进行傅立叶变换时，对于较低信噪比雷达回波的时域序列数据，采用较短的FFT公式：
[0019][0020]其中，i、j为自然数，M为较低信噪比雷达回波的时域序列的总长度，x
i,j
(n)是指第n行的雷达回波信号的时域数据，k是指第k个频域，较低信噪比是指信噪比位于-20dB～10dB。
[0021]进一步的，步骤S2中，在二维距离-多普勒谱图上，A
n
[x
ij
]表示以点(i,j)为中心对图像中的点做n*n＝2N+1窗口操作，其中，n为奇整数。
[0022]进一步的，步骤S2中，多普勒谱图的细节图像以D表示，
[0023]D＝|Y(k)-S(k,θ)|
[0024]Y(k)由Y(ω)换算获得，k与ω的关系满足如下等式关系ω＝2πk，
[0025]其中，Y(ω)＝med(X(ω))，
[0026][0027]式中，N(p)是归一化因子，p是扩展因子，设为15，θ0是风向，θ是观测方向，海浪谱函数S(k)。
[0028]进一步的，步骤S2中，根据一阶海杂波的频率范围对雷达回波划分出多个频率窗
口，其中，一阶海杂波的频率范围为0～8Hz。
[0029]进一步的，对雷达回波划分频率窗口的方式如下：在一阶海杂波的频率范围内确定一个频率h，雷达回波为w，雷达回波划分的频率窗口为(w-h)～(w+h)。
[0030]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0031]本专利技术提供的一种海杂波的抑制方法，适用于小型化雷达天线阵列下的目标探测，有利于增强高频地波雷达目标检测性能，实现不同海情下的船舶等小目标检测准确性和检测效率。具体的，傅立叶变换时，对于较高信噪比雷达回波的时域序列数据和较低信噪比雷达回波的时域序列数据，采用不同长度的FFT(快速傅立叶变换)公式，提高变换的准确性，并，采用中值滤波法进行海杂波抑制，硬件要求比较低，易于工程实现。
附图说明
[0032]图1是本专利技术中海杂波抑制方法的流程示意图；
[0033]图2是本专利技术实施例中采样点和距离元示意图。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海杂波抑制方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1：先对雷达回波的时域序列作傅立叶变换，变换到频域，接着再次进行傅里叶变换，变换到多普勒频谱，S2：对雷达回波划分出频率窗口，多个雷达回波相应对应多个频率窗口，求取雷达回波在每个频率窗口的中值点，med(A
n
[x
ij
])表示对频率窗口A
n
[x
ij
]内的所有点取中值，y
ij
为象素点x
ij
经过二维中值滤波后的输出值，即：其中，为频率窗口内第(N+1)个位置的图象点灰度值，N为正整数，n表示频率窗口的点数量，取d
ij
＝|x
ij-y
ij
|，d
ij
表示多普勒谱图的细节图像中(i,j)处的灰度值，i、j为多普勒谱图的细节图像的第i行、第j列，i、j为自然数，S3：若d
ij
大于门限T，认为相应位置的(i,j)处是海杂波的点，反之认为相应位置(i,j)处没有海杂波的点。2.如权利要求1所述的一种海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S1中，进行傅立叶变换时，对于较高信噪比雷达回波的时域序列数据，采用较长的FFT公式：其中，i、j为自然数，N为较高信噪比雷达回波的时域序列的总长度，x
i,j
(n)是指第n行的雷达回波信号的时域数据，k是指第k个频域，较高信噪比是指信噪比...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄麟舒，李洪科，叶慧娟，项顺祥，攸阳，李荃，顾睿文，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：