基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术制造技术

本发明专利技术公开了一种基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，利用多重反射形成的假回波在同一方位沿距离相等间隔出现且能量逐次衰减的规律，首先提取每个脉冲回波的等间距极值点组，以距离采样率δr为步进间隔提取按等差数列规律分布的极值点再依次进行“距离

【技术实现步骤摘要】
基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术


[0001]本专利技术属于导航雷达信号处理
，具体涉及导航雷达多重反射假目标识别技术。

技术介绍

[0002]导航雷达主要用于水面目标的探测与跟踪，辅助船舶导航避碰，保障航行安全。当有货轮，尤其是空载货轮沿与本船导航雷达连线方向附近航行时，由于电磁波在货轮舱前后壁的多次反射，目标在导航雷达显示屏幕上会出现多个回波，多个回波近似位于同一方位，回波能量随距离增加逐渐变小，回波之间有时也会出现粘连，容易造成误判。
[0003]当船舶在狭水道航行时，由于水道弯曲、船只密集等原因，极容易满足多重反射假目标的形成条件，严重时会在船只真实回波的后方形成长长的拖尾，影响对水面真实目标的观测与跟踪。在导航雷达距离分辨力提高(如固态脉冲压缩和连续波等工作方式)时，这种影响更为显著。
[0004]尽管导航雷达操作员可以根据经验从雷达回波中判断识别这种假目标，但这不可避免会降低对其他目标的关注度，从而增加船舶在日益复杂的航行环境中的风险。此外，由于多重反射回波只有特定船只，例如空载货轮，才能形成，提取相应回波特征也可用于目标识别等用途。因此，从繁杂的接收信号中辨别和提取导航雷达多重反射假目标极有必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是，克服现有技术的导航雷达对于水面运动目标，尤其是对航行中的空载货轮形成的多重反射假目标识别困难的缺陷，提出一种基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，消除或减小其对导航雷达探测水面真实目标的影响，提升导航雷达目标识别能力。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，其特征是，利用多重反射形成的假回波在同一方位沿距离相等间隔出现且能量逐次衰减的规律，首先提取每个脉冲回波的等间距极值点组，以距离采样率δr为步进间隔提取按等差数列规律分布的极值点再依次进行“距离
‑
方位
‑
等间隔值”聚类和“组号
‑
类号”聚类，最终识别多重反射假回波并标记，从而消除或减小其对导航雷达探测水面真实目标的影响。
[0008]优选方案，所述聚类，是当雷达射频回波信号经过天线接收后进入接收机，经过接收机放大、下变频和滤波后成为中频信号，再由AD转换为数字信号，经过包括匹配滤波的距离维处理后存入数据缓存区；对每条方位线上的数据进行平滑滤波后，提取等间距的极值点组，记录每个极值点的距离坐标、方位坐标、间距值和所属极值点组号；通过距离、方位和间距值计算邻域半径，利用基于密度的例如 DBSCAN的聚类算法对提取的极值点进行一次聚类，记录每个极值点所属类号；通过组号和类号计算邻域半径，再次利用基于密度的聚类算法对极值点进行两次聚类；进而从聚类结果中提取出多重反射假目标并在综合显示模块
上完成与雷达视频的综合显示。
[0009]本专利技术能够有效识别导航雷达回波中由多重反射回波形成的假目标并标记出来，避免虚假回波对水面目标观测造成的虚警和漏判；并从中提取船体尺度信息，便于后续进行水面目标识别和跟踪。
[0010]优选方案，极值点提取是对原始回波数据消除噪声或干扰在雷达回波中可能产生的毛刺进行均值滤波后，提取过门限的极大值点，门限由导航雷达增益旋钮控制。
[0011]优选方案，等差数列提取是以距离采样率δr为步进间隔，在 [L
min
，L
max
]区间遍历等间距值，提取方位坐标相近、距离坐标按等差数列规律分布的极值点组，对极值点组中每点增加等间距值和所属组号两个维度，形成“幅度
‑
距离
‑
方位
‑
等间距值
‑
组号”五维点云，其中 L
min
、L
max
分别为场景中可能出现的最小和最大船长。
[0012]优选方案，一次聚类是通过距离、方位和间距值计算邻域半径，利用基于密度的聚类算法对提取的极值点进行一次聚类并剔除噪点，得到多重反射假目标的回波节点，记录每个极值点所属类号。
[0013]优选方案，二次聚类是通过组号和类号计算邻域半径，利用基于密度的聚类算法将一次聚类提取的回波节点关联成链，除链的起始节点为真实目标回波外，链的其余节点均为多重反射形成的假回波。
[0014]优选方案，综合显示是将提取的多重反射回波以点线结合构成链的形式叠加显示在导航雷达视频图像上，用以辅助雷达操作员辨别多重反射假目标，多重反射虚假回波信息还可用于雷达视频和点迹中虚假目标的剔除，并在船舶真实回波形成的点迹中添加舱长信息，提高跟踪性能。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1、本专利技术基于等差数列规律以距离采样率δr为步进间隔提取原始回波极值点，能够有效识别导航雷达回波中由多重反射回波形成的假目标并标记出来，避免虚假回波对水面目标观测造成的虚警和漏判；
[0017]2、从形成“幅度
‑
距离
‑
方位
‑
等间距值
‑
组号”五维点云中获得场景中可能出现的最小和最大船长数据，便于后续进行水面目标识别和跟踪；
[0018]3、通过距离、方位和优选的间距值计算邻域半径，利用基于密度的聚类算法对提取的极值点进行一次聚类并剔除噪点，得到多重反射假目标的回波节点，并记录每个极值点所属类号；
[0019]4、通过组号和类号计算邻域半径，利用基于密度的聚类算法将一次聚类提取的回波节点关联成链，获得二次聚类，判别真实目标回波与多重反射形成的假回波；
[0020]5、将提取的多重反射回波以点线结合构成链的形式叠加显示在导航雷达视频图像上实现综合显示，用以辨别多重反射假目标并将虚假目标剔除，便于观察，同时在船舶真实回波形成的点迹中添加舱长信息，提高跟踪性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术导航雷达多重反射假回波形成原理示意图。
[0022]图2为基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别算法框图。
[0023]图3为多重反射回波一维距离像示意图。
[0024]图4为等差数列提取流程图。
[0025]图5为“距离
‑
方位
‑
等间隔值
‑
组号”示意图。
[0026]图6为一次聚类即“距离
‑
方位
‑
等间隔值”聚类的结果示意图。
[0027]图7为二次聚类即“组号
‑
类号”聚类的结果示意图。
[0028]图8为综合显示效果示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0030]实施例：一种基于等差数列提取的导航雷达多重反射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，其特征是，利用多重反射形成的假回波在同一方位沿距离相等间隔出现且能量逐次衰减的规律，首先提取每个脉冲回波的等间距极值点组，以距离采样率δr为步进间隔提取按等差数列规律分布的极值点再依次进行“距离
‑
方位
‑
等间隔值”聚类和“组号
‑
类号”聚类，最终识别多重反射假回波并标记，从而消除或减小其对导航雷达探测水面真实目标的影响。2.根据权利要求1所述的基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，其特征是，所述聚类，是当雷达射频回波信号经过天线接收后进入接收机，经过接收机放大、下变频和滤波后成为中频信号，再由AD转换为数字信号，经过包括匹配滤波的距离维处理后存入数据缓存区；对每条方位线上的数据进行平滑滤波后，提取等间距的极值点组，记录每个极值点的距离坐标、方位坐标、间距值和所属极值点组号；通过距离、方位和间距值计算邻域半径，利用基于密度的例如DBSCAN的聚类算法对提取的极值点进行一次聚类，记录每个极值点所属类号；通过组号和类号计算邻域半径，再次利用基于密度的聚类算法对极值点进行两次聚类；进而从聚类结果中提取出多重反射假目标并在综合显示模块上完成与雷达视频的综合显示。3.根据权利要求1或2所述的基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，其特征是，极值点提取是对原始回波数据消除噪声或干扰在雷达回波中可能产生的毛刺进行均值滤波后，提取过门限的极大值点，门限由导航雷达增益旋钮控制。4.根据权利要求3所述的基于等差数列提取的导航雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晨曦，陈敬军，魏轶旻，贾成成，王力，贠亮，孙珂，周国庆，
申请(专利权)人：上海广电通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：