一种基于杂波包络的导航雷达雨雪杂波抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于杂波包络的导航雷达雨雪杂波抑制方法，该方法采用一阶模型迭代更新计算平滑回波数据；并采用方位距离均值滤波平滑回波数据；采用滑窗平均功率最大值最小值加权估计杂波功率；进一步求杂波功率估计值的平滑内包络，与雨雪杂波抑制强度加权之后为检测门限；本发明专利技术进行目标检测和雨雪杂波抑制，能够有效较低干扰目标遮蔽和杂波边缘遮蔽，更好的保留目标信息，获得更好的雨雪杂波抑制效果。抑制效果。抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于杂波包络的导航雷达雨雪杂波抑制方法


[0001]本专利技术涉及船用雷达
，具体涉及一种基于杂波包络的导航雷达雨雪杂波抑制方法。

技术介绍

[0002]船用导航雷达是船舶航行过程避障避碰的关键导航设备，船舶在海上航行会遇到各种复杂的天气环境，在雨雪天气条件下，大气水平能见度差，船舶驾驶人员无法通过目视或光学设备观察周围航行障碍，特别依赖导航雷达来保障航行安全。但是导航雷达在探测目标的同时，雷达回波也会受到雨雪杂波的严重影响，长期以来抑制雨雪杂波一直是航海雷达信号处理、数据处理的关键问题之一。
[0003]雨雪杂波抑制算法在抑制雨雪杂波的同时往往会对目标也造成一定程度的抑制，造成目标检测概率下降，漏警增大，对航行安全仍会构成安全威胁。雨雪具有时间、空间分布不均匀的特点，对雨雪杂波采用固定不变或自动的抑制算法，往往会存在适用性能差的问题。通常的做法是选用手动可调节参数的方法进行雨雪抑制。
[0004]现有的船用雨雪杂波抑制算法，主要有中值滤波、CFAR等。每一种滤波方法都存在自身的不足，不能完全适应各种雨雪天气条件下杂波抑制，通过设置可手动调节的参数可以使得这些方法适应能力增强。
[0005]在现有的船用雷达雨雪杂波抑制算法中，采用两个滑窗，分别计算前三条扫描线目标点相邻点滑窗均值、目标点相邻点滑窗均值，通过权值分配得到雨雪杂波估计值，能较为准确的估计雨雪杂波的幅度，但存在抑制雨雪杂波时对目标抑制度也较大，且容易受到干扰前三条扫描干扰目标影响，导致过度抑制。
[0006]以及基于移动求和偏差及STC控制的雨雪干扰抑制方法，该方法根据量程和抑制增益确定偏差数据长度，进而确定移动求和偏差系数，使用移动求和偏差系数对回波数据加权处理，结合STC曲线确定检测门限，检测目标并抑制雨雪杂波，但该方法存在对远距离目标的雨雪杂波抑制强度效果不够理想问题。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术提供一种基于杂波包络的导航雷达雨雪杂波抑制方法，通过多次扫描测量值迭代计算平滑回波数据，计算杂波功率估计值的平滑内包络，进行目标检测和雨雪杂波抑制方法，能够抑制雨雪杂波的同时，尽量降低对目标的检测概率的影响。
[0008]本专利技术的第二目的在于提供一种基于杂波包络的导航雷达雨雪杂波抑制系统。
[0009]本专利技术的第三目的在于提供一种存储介质。
[0010]本专利技术的第四目的在于提供一种计算设备。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术提供一种基于杂波包络的导航雷达雨雪杂波抑制方法，包括下述步骤：
[0013]预设雨雪杂波抑制工作参数，所述工作参数包括导航雷达雨雪杂波抑制的工作模式和抑制强度；
[0014]获取当前方位回波数据，在雷达天线的旋转周期内对每个方位发射脉冲信号进行信息扫描，得到每个方位的回波数据向量；
[0015]采用一阶模型迭代更新第n次扫描目标回波强度的估计值，得到平滑的回波数据；
[0016]分别计算第i距离单元前滑窗的均值，对应第i距离单元后滑窗的均值，对前后滑窗均值最大值和最小值进行加权求和，计算杂波功率估计值；
[0017]计算杂波功率的估计值的平滑内包络；
[0018]将所述平滑的回波数据进行方位距离均值滤波，
[0019]以均值滤波后的平滑回波为回波能量估计，计算检测门限，基于检测门限进行目标检测，所述检测门限为杂波功率平滑内包络值和雨雪杂波抑制强度加权求和计算得到，与当前雨雪杂波抑制强度成比例；
[0020]当均值滤波后的平滑回波大于或等于检测门限时，判定为有目标，输出回波为原始回波数据，当均值滤波后的平滑回波小于检测门限时，判定为无目标，无回波数据输出。
[0021]作为优选的技术方案，所述采用一阶模型迭代更新第n次扫描目标回波强度的估计值，具体为：
[0022][0023]w＝0.8
‑
k*a
[0024]其中，y
n
(i)表示当前回波数据，表示上一圈回波数据，表示回波强度的估计值，w是回波数据更新加权系数，根据雨雪杂波抑制强度进行调整，与当前输入雨雪杂波抑制系数成比例，k是手动可调整的雨雪杂波抑制强度，a是雨雪杂波抑制强度的归一化系数。
[0025]作为优选的技术方案，所述对前后滑窗均值最大值和最小值进行加权求和，计算杂波功率估计值，具体表示为：
[0026][0027][0028][0029]其中，表示杂波功率估计值，表示前滑窗杂波功率估计值，表示后滑窗杂波功率估计值，N_w表示滑窗长度，N_p表示保护单元窗口长度，i表示第i个距离单元的序号，m是用于杂波功率估计计算的数据单元序号，k是手动可调整的雨雪杂波抑制强度，b是雨雪杂波抑制强度的归一化系数。
[0030]作为优选的技术方案，所述计算杂波功率的估计值的平滑内包络，具体计算方式表示为：
[0031]某个方位上杂波功率的估计值表示为：
[0032][0033]计算的平滑内包络
[0034][0035][0036]其中，N_max表示最远的距离单元的序号，rct表示内包络变化系数。
[0037]作为优选的技术方案，将所述平滑的回波数据进行方位距离均值滤波，所述均值滤波数据包括当前距离单元回波数据、相邻的前后距离单元回波数据、以及相邻前两个方位同距离单元回波数据。
[0038]作为优选的技术方案，所述检测门限具体表示为：
[0039]T
n
(i)＝k*e*env
n
(i)+k*f
[0040]其中，env
n
(i)表示杂波功率平滑内包络值，k是手动可调整的雨雪杂波抑制强度，e是雨雪杂波抑制的归一化系数，f是雨雪杂波抑制的缩放系数。
[0041]为了达到上述第二目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0042]一种基于平滑回波数据和杂波功率平滑包络门限的雨雪杂波抑制系统，包括：参数预设模块、回波数据获取模块、平滑回波数据模块、杂波功率估计值计算模块、平滑内包络计算模块、均值滤波模块、检测门限计算模块、目标检测模块；
[0043]所述参数预设模块用于预设雨雪杂波抑制工作参数，所述工作参数包括导航雷达雨雪杂波抑制的工作模式和抑制强度；
[0044]所述回波数据获取模块用于获取当前方位回波数据，在雷达天线的旋转周期内对每个方位发射脉冲信号进行信息扫描，得到每个方位的回波数据向量；
[0045]所述平滑回波数据模块用于采用一阶模型迭代更新第n次扫描目标回波强度的估计值，得到平滑的回波数据；
[0046]所述杂波功率估计值计算模块用于分别计算第i距离单元前滑窗的均值，对应第i距离单元后滑窗的均值，对前后滑窗均值最大值和最小值进行加权求和，计算杂波功率估计值；
[0047]所述平滑内包络计算模块用于计算杂波功率的估计值的平滑内包络；
[0048]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于杂波包络的导航雷达雨雪杂波抑制方法，其特征在于，包括下述步骤：预设雨雪杂波抑制工作参数，所述工作参数包括导航雷达雨雪杂波抑制的工作模式和抑制强度；获取当前方位回波数据，在雷达天线的旋转周期内对每个方位发射脉冲信号进行信息扫描，得到每个方位的回波数据向量；采用一阶模型迭代更新第n次扫描目标回波强度的估计值，得到平滑的回波数据；分别计算第i距离单元前滑窗的均值，对应第i距离单元后滑窗的均值，对前后滑窗均值最大值和最小值进行加权求和，计算杂波功率估计值；计算杂波功率的估计值的平滑内包络；将所述平滑的回波数据进行方位距离均值滤波，以均值滤波后的平滑回波为回波能量估计，计算检测门限，基于检测门限进行目标检测，所述检测门限为杂波功率平滑内包络值和雨雪杂波抑制强度加权求和计算得到，与当前雨雪杂波抑制强度成比例；当均值滤波后的平滑回波大于或等于检测门限时，判定为有目标，输出回波为原始回波数据，当均值滤波后的平滑回波小于检测门限时，判定为无目标，无回波数据输出。2.根据权利要求1所述的基于平滑回波数据和杂波功率平滑包络门限的雨雪杂波抑制方法，其特征在于，所述采用一阶模型迭代更新第n次扫描目标回波强度的估计值，具体为：w＝0.8
‑
k*a其中，y
n
(i)表示当前回波数据，表示上一圈回波数据，表示回波强度的估计值，w是回波数据更新加权系数，根据雨雪杂波抑制强度进行调整，与当前输入雨雪杂波抑制系数成比例，k是手动可调整的雨雪杂波抑制强度，a是雨雪杂波抑制强度的归一化系数。3.根据权利要求1所述的基于平滑回波数据和杂波功率平滑包络门限的雨雪杂波抑制方法，其特征在于，所述对前后滑窗均值最大值和最小值进行加权求和，计算杂波功率估计值，具体表示为：值，具体表示为：值，具体表示为：其中，表示杂波功率估计值，表示前滑窗杂波功率估计值，表示后滑窗杂波功率估计值，N_w表示滑窗长度，N_p表示保护单元窗口长度，i表示第i个距
离单元的序号，m是用于杂波功率估计计算的数据单元序号，k是手动可调整的雨雪杂波抑制强度，b是雨雪杂波抑制强度的归一化系数。4.根据权利要求1所述的基于平滑回波数据和杂波功率平滑包络门限的雨雪杂波抑制方法，其特征在于，所述计算杂波功率的估计值的平滑内包络，具体计算方式表示为：某个方位上杂波功率的估计值表示为：计算的平滑内包络的平滑内包络的平滑内包络其中，N_max表示最远的距离单元的序号，rct表示内包络变化系数。5.根据权利要求1所述的基于平滑回波数据和杂波功率平滑包络门限的雨雪杂波抑制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋朋，李猛，陈以辉，刘志勇，
申请(专利权)人：海华电子企业中国有限公司，
类型：发明
国别省市：