【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达多任务协同控制系统，特别是一种近程相控阵雷达多任务协同探测系统及方法。
技术介绍
1、传统多任务协同雷达是一种能够同时执行多种任务的雷达系统，例如探测、跟踪、识别、成像等。这种雷达系统具有高效、灵活、智能的特点，能够适应复杂多变的环境。传统多任务协同雷达的基本原理是利用多个雷达站之间的协同，通过合理地分配和调度各个雷达站的资源，实现对不同任务的优化处理。具体来说，传统多任务协同雷达可以分为两个层次：单站多任务和多站协同。其中单站多任务是指一个雷达站在一定时间内执行多个不同的任务。
2、现有的大部分多任务协同雷达多是军用雷达，用于警戒、拦截等目的。目前仍缺少一种单站多任务民用雷达，能够在完成多种类型目标(鸟类、地面、无人机、气象)探测任务的同时，通过各个模块之间的通信及对探测数据的复用，实现对复杂环境的适应，改善目标探测的性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种近程相控阵雷达多任务协同探测系统及方法。实现本专利技术目的的解决方法如下：
2、步骤1，雷达初始化，通过上位机软件化终端控制开启雷达协同工作模式，初始化四个并行模块，包括气象探测模块、地面目标探测模块、鸟类探测模块、无人机探测模块，系统开启模块间的通信；雷达双极化天线模块发射双极化射频信号，并接收外部的回波信号，将接收到的外部回波信号转换为双极化回波信号(水平极化回波信号、垂直极化回波信号)，并将该双极化回波信号送至变频模块；
3、步骤2，变频模块对步骤1输出
4、步骤3，气象探测模块对步骤2中输出的双极化基带回波信号进行气象信息分析处理，得到气象杂波图输出至杂波图模块；其中气象信息分析处理的流程为，针对变频模块输出的双极化基带回波信号，根据回波信号测量相关探测参数，包括水平反射率，垂直反射率，水平、垂直反射率差，特殊传播常数差，归一化零延时相关系数等参数，根据以上参数依照经验值对降雨类型及降雨量进行估计。根据反射率因子生成气象杂波图，输出至杂波图模块，等待目标分布图，根据动目标模块输出的目标分布图将目标从气象杂波图中剔除，生成气象信息图输出至显控终端模块；
5、步骤4，地面目标探测模块对步骤2中输出的水平极化基带回波信号进行地面目标分析处理，得到地杂波图输出至杂波图模块，得到地面目标信息输出至显控终端模块；其中地面信息分析处理的流程为，针对变频模块输出的水平极化基带回波信号，对回波信号进行脉冲压缩，mtd处理后，输出至cfar，得到动目标信息，根据连续时空关联数据的统计值，计算目标高度均值h，计算rcs统计平均值σ，计算目标加速度；若目标高度很低，rcs统计平均值较大，机动性较低，则目标添加地面目标标签，输出地面目标信息至显控终端模块。
6、另外地，杂波图生成与更新方式如下，将杂波图分割为多个杂波检测单元，更新采用指数加权方式进行更新，得到每一个杂波检测单元的杂波强度估计值，计算方法为：
7、
8、其中，是对第k个空间单元的第n+1次扫描的估值；qn是第k个空间单元的第n次回波输出幅度值；ω是遗忘因子。该杂波估计值会随着雷达扫描周期实时变化。杂波图具体检测方法是将杂波图内杂波检测单元存储的杂波强度估计值乘以门限因子t得到检测门限dt(门限因子根据环境情况设定)，并将此门限值dt与当前扫描周期的回波值qn+1(k)进行比较，qn+1(k)≥dt则该原始点被判定为目标点；若qn+1(k)＜dt则该原始点就被判定为杂波点。最后将杂波点汇总得到地杂波图，完成更新；
9、步骤5，杂波图模块根据步骤4中输出的地杂波图以及步骤3中输出的气象杂波图生成当前空域的空时杂波图，输出至鸟类探测模块及无人机探测模块；
10、步骤6，鸟类探测模块针对步骤2中输出的水平极化基带回波信号，利用步骤5中输出的空时杂波图完成杂波滤除，完成鸟类目标分析处理，输出鸟类目标信息至显控终端模块及动目标模块；其中鸟类目标信息分析处理的流程为，针对变频模块输出的水平极化基带回波信号，对回波信号进行脉冲压缩，输出窄脉冲信号至mtd，经过mtd处理后，利用杂波图模块输出的空时杂波图对处理后的信号进行杂波滤除，并输出至cfar，得到动目标信息，分析连续时空关联数据(连续距离-多普勒信息等)，计算目标飞行高度均值h，计算目标加速度，根据连续时空关联数据的统计特性评估其飞行高度改变频率；若目标的飞行高度均值较低，飞行高度连续值改变频率高，机动性较高，则为目标添加鸟类标签，输出鸟类目标信息至显控终端模块；
11、步骤7，无人机探测模块针对步骤2中输出的水平极化基带回波信号，利用步骤5中输出的空时杂波图完成杂波滤除，完成无人机目标分析处理，输出无人机目标信息至显控终端模块及动目标模块；其中无人机类目标信息分析处理的流程为，针对变频模块输出的水平极化基带回波信号，进行脉冲压缩，输出窄脉冲信号至mtd，经过mtd处理后，根据杂波图模块输出的空时杂波图对处理后的信号进行杂波滤除，输出至cfar；分析连续时空关联数据，计算目标飞行高度均值h，计算目标加速度，根据连续时空关联数据的统计特性评估其飞行高度改变频率；同时分析回波频谱，检测jem调制现象；若目标的飞行高度均值较高，飞行高度连续值改变频率小，机动性较低，并且存在jem调制现象，则为目标添加无人机标签，输出无人机目标信息至显控终端模块；
12、步骤8，动目标模块根据步骤6中输出的鸟类目标信息及步骤7中输出的无人机目标信息，将其汇总为目标分布图，输出至气象探测模块；
13、步骤9，气象探测模块根据步骤8中输出的目标分布图，将目标从气象杂波图中剔除，生成气象信息图输出至显控终端模块；
14、步骤10，显控终端模块根据用户需要的目标类型选择输出目标信息。
15、本专利技术专利具有如下优点，通过复用雷达探测数据，在分别完成气象探测、鸟类探测、无人机探测、地面目标探测任务的同时，利用多模块协同探测的结果改善了雷达探测空中、地面目标的性能。
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1.一种近程相控阵雷达多任务协同探测系统，其特征在于：包括双极化天线模块(1)、变频模块(2)、鸟类探测模块(3)、气象探测模块(4)、地面目标探测模块(5)、无人机探测模块(6)、杂波图模块(7)、动目标模块(8)、显控终端模块(9)；
2.一种近程相控阵雷达多任务协同探测方法，本方法通过复用雷达探测数据，在分别完成气象探测、鸟类探测、无人机探测、地面目标探测任务的同时，利用多模块协同探测的结果改善雷达探测空中、地面目标的性能，其特征在于：包括以下步骤：
3.一种近程相控阵雷达多任务协同探测系统及方法，其特征在于，权利要求1中气象探测模块涉及的气象信息分析处理流程：
4.一种近程相控阵雷达多任务协同探测系统及方法，其特征在于，权利要求1中的地面目标探测模块涉及的地面目标分析处理流程：
5.一种近程相控阵雷达多任务协同探测系统及方法，其特征在于，权利要求1中的鸟类探测模块涉及的鸟类目标分析处理流程：
6.一种基近程相控阵雷达多任务协同探测系统及方法，其特征在于，权利要求1中的无人机探测模块涉及的无人机目标分析处理流程：<...
【技术特征摘要】
1.一种近程相控阵雷达多任务协同探测系统，其特征在于：包括双极化天线模块(1)、变频模块(2)、鸟类探测模块(3)、气象探测模块(4)、地面目标探测模块(5)、无人机探测模块(6)、杂波图模块(7)、动目标模块(8)、显控终端模块(9)；
2.一种近程相控阵雷达多任务协同探测方法，本方法通过复用雷达探测数据，在分别完成气象探测、鸟类探测、无人机探测、地面目标探测任务的同时，利用多模块协同探测的结果改善雷达探测空中、地面目标的性能，其特征在于：包括以下步骤：
3.一种近...
【专利技术属性】
技术研发人员：狄儒霄，黄雪琴，初瑞雪，邢灵尔，蔡凌萍，邱林康，刘子涵，沈立民，田巳睿，李洪涛，周瑞璇，贾成禹，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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