一種基于幀相關(guān)的脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于幀相關(guān)的脈壓導(dǎo)航雷 達(dá)信號(hào)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 脈壓導(dǎo)航雷達(dá)是導(dǎo)航雷達(dá)領(lǐng)域的一種新型體制雷達(dá)，具有發(fā)射功率低，分辨率高， 探測(cè)距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各類大中型船舶，該體制雷達(dá)采用固態(tài)功率放大器放大 寬脈沖的功率，通過天線發(fā)射到載船附近的空間，然后接收周圍目標(biāo)或者海面的反射信號(hào)， 在接收機(jī)內(nèi)部進(jìn)行脈沖壓縮獲得窄脈沖。
[0003] 脈壓導(dǎo)航雷達(dá)所接收的信號(hào)中，除了來自目標(biāo)本身的回波外，還有來自海面、雨雪 的雜亂回波以及機(jī)器內(nèi)部噪聲干擾，脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理的任務(wù)就是在抑制上述雜波和 噪聲的基礎(chǔ)上，檢測(cè)和突出目標(biāo)回波并送達(dá)顯示設(shè)備，為雷達(dá)操作員提供導(dǎo)航目標(biāo)信息。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，目前脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理主要依靠CFAR(恒虛警率）檢測(cè)和 STC(靈敏度時(shí)間控制）來除去無用雜波和噪聲。而單純按上述方法無法有效地在雜波和噪 聲中分離目標(biāo)。
[0005] CFAR檢測(cè)處理通過信號(hào)的幅度判別一個(gè)距離單元的信號(hào)是目標(biāo)還是雜波或噪聲， 設(shè)定一定的閾值，低于該規(guī)定閾值的信號(hào)判定為雜波或噪聲并去除；近程海浪反射很大，一 般采用STC處理來解決，控制接收機(jī)增益隨著時(shí)間（距離）的增大而減小，從而達(dá)到削弱海 雜波，特別是雷達(dá)附近的海雜波的目的。
[0006] 綜上所述，本申請(qǐng)發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)實(shí)施例中發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上 述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：CFAR檢測(cè)處理的問題是，當(dāng)小目標(biāo)的幅度接近噪聲水平 時(shí)，小目標(biāo)被誤判為雜波或噪聲而出現(xiàn)漏警；而在高海情時(shí)，海雜波的幅度往往超出規(guī)定閾 值被誤判為目標(biāo)而出現(xiàn)虛警；STC存在著這樣的問題，STC控制曲線固定不變，當(dāng)海雜波幅 度隨環(huán)境而變動(dòng)，環(huán)境適應(yīng)性和工作穩(wěn)定性變差。
[0007] 在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理方法存在無法有效地在雜波和噪聲 中分離目標(biāo)的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種基于幀相關(guān)的脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理方法，解決了現(xiàn)有的脈壓 導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理方法存在無法有效地在雜波和噪聲中分離目標(biāo)的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了能夠 有效地在雜波和噪聲中分離出目標(biāo)，滿足脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理的基本要求，準(zhǔn)確引導(dǎo)船 只的技術(shù)效果。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種基于幀相關(guān)的脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào) 處理方法，所述方法包括：
[0010] 步驟1 :將接收到的回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字式脈沖壓縮處理，獲得脈壓信號(hào)S(n);
[0011] 步驟2 :對(duì)脈壓信號(hào)s(n)進(jìn)行噪底水平估計(jì)處理，獲得噪底水平估計(jì)值A(chǔ)nc_，并將 輸出噪底水平估計(jì)值A(chǔ)nc]lse到幀間相關(guān)處理模塊；
[0012] 步驟3:將角度編碼器輸出的角度編碼數(shù)值輸出到角度編碼統(tǒng)計(jì)模塊進(jìn)行角度編 碼統(tǒng)計(jì)處理，獲得雷達(dá)天線掃描圈數(shù)標(biāo)志flag、幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址addrani、雷達(dá)天線掃描一 圈之內(nèi)的角度總數(shù)Nangle，并將flag輸出到信號(hào)選擇模塊、幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及幀間相關(guān)處理模 ±夬，將add_輸出到幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和幀間相關(guān)處理模塊，將Nangle輸出到幀間相關(guān)處理模塊； [0013] 步驟4:信號(hào)選擇器基于選擇準(zhǔn)則對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸出，并將數(shù)據(jù)輸出到 幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；
[0014] 步驟5 :幀間相關(guān)處理模炔基于輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行幀間相關(guān)處理，獲得相應(yīng)的輸出 數(shù)據(jù)，所述輸出數(shù)據(jù)一方面輸出到信號(hào)選擇模塊被選擇和存儲(chǔ)，同時(shí)另一方面輸出到CFAR 檢測(cè)模塊作進(jìn)一步處理。
[0015] 進(jìn)一步的，所述將接收到的回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字式脈沖壓縮處理，獲得脈壓信號(hào) s(n)，具體為：
[0016] 雷達(dá)接收到回波信號(hào)后，經(jīng)過前端信號(hào)處理，獲得I/Q雙通道數(shù)字正交信號(hào)I(n)、 Q(n)，其中n為大于等于0小于等于N-1的整數(shù)，N為最大采樣點(diǎn)數(shù)，對(duì)I(n)、Q(n)進(jìn)行數(shù) 字式脈沖壓縮，得到脈壓信號(hào)s(n)。
[0017] 進(jìn)一步的，所述對(duì)脈壓信號(hào)s(n)進(jìn)行噪底水平估計(jì)處理，獲得噪底水平估計(jì)值 Ancilse，具體包括：
[0018] 對(duì)脈壓信號(hào)s(n)按照幅度從小到大的次序排序，得到s'（n)，則：
[0019]s，（0)彡s，（1)彡s，（2)彡…彡s，（N-l) (1)
[0020] 估計(jì)噪底首先需要準(zhǔn)確找到前段數(shù)據(jù)和后段數(shù)據(jù)的分界點(diǎn)，該分界點(diǎn)的數(shù)據(jù)幅度 需滿足如下準(zhǔn)則：
[0021；
[0022] 其中，k為分界點(diǎn)數(shù)據(jù)的序號(hào)，Pf。為虛警概率，求出序號(hào)比k小的所有數(shù)據(jù)的平均 值作為噪底水平估計(jì)值A(chǔ)ncilsj
[0023]
[0024] 進(jìn)一步的，所述信號(hào)選擇器基于選擇準(zhǔn)則對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸出，具體包 括：
[0025]信號(hào)選擇器根據(jù)flag的指示選擇s(n)和r(n)進(jìn)行輸出，輸出數(shù)據(jù)為x(n)，其選 擇準(zhǔn)則如下：
[0026]
[0027]當(dāng)flag等于0時(shí)，即接收的數(shù)據(jù)達(dá)不到一幀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，因此幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 的數(shù)據(jù)輸入端即信號(hào)選擇模塊的輸出端無數(shù)據(jù)信號(hào)，在該時(shí)間段幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不工作；當(dāng) flag大于等于1時(shí)，幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入端有數(shù)據(jù)輸入，并以信號(hào)add^作為存儲(chǔ)器地 址將數(shù)據(jù)寫入幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出端數(shù)據(jù)slast(n)根據(jù)flag的指示輸 出數(shù)據(jù)，其準(zhǔn)則如下：
[0028]
[0029] 幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出端數(shù)據(jù)slast (n)是與脈沖壓縮模塊輸出的脈壓數(shù)據(jù)s (n) 處于同一方位上的上一幀的數(shù)據(jù)。
[0030] 進(jìn)一步的，所述幀間相關(guān)處理模炔基于輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行幀間相關(guān)處理，獲得相應(yīng) 的輸出數(shù)據(jù)，具體包括：
[0031] 當(dāng)flag小于2時(shí)幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出端無數(shù)據(jù)，此時(shí)幀間相關(guān)處理模塊不做 處理，輸出數(shù)據(jù)為脈壓數(shù)據(jù)s(n);
[0032] 當(dāng)flag等于2時(shí)，判斷當(dāng)前方位的幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址addMm是否大于上一幀雷達(dá)天 線掃描一圈之內(nèi)的角度總數(shù)Nan_，若是，則輸出數(shù)據(jù)為脈壓數(shù)據(jù)s(n);若否，則一方面判斷 當(dāng)前方位同一距離單元上的脈壓數(shù)據(jù)s(n)的幅度是否大于上一幀與s(n)在同一方位和距 離的脈壓數(shù)據(jù)slast(n)的幅度，并且，另一方面判斷該距離單元上的脈壓數(shù)據(jù)s(n)的幅度 是否小于噪底水平Anc_的規(guī)定倍數(shù)，若上述兩個(gè)條件都滿足，則認(rèn)為距離單元的脈壓數(shù)據(jù) s(n)是雜波或噪聲，該距離單元幀間相關(guān)處理輸出數(shù)據(jù)r(n)用公式6計(jì)算：
[0033]
[0034] 若上述兩個(gè)條件不能都滿足，則該距離單元幀間相關(guān)處理輸出數(shù)據(jù)r(n)為當(dāng)前 幀的脈壓數(shù)據(jù)s(n)。
[0035] 本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：
[0036] 由于采用了將基于幀相關(guān)的脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理方法設(shè)計(jì)為包括：步驟1 :將 接收到的回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字式脈沖壓縮處理，獲得脈壓信號(hào)s(n);步驟2 :對(duì)脈壓信號(hào)s(n) 進(jìn)行噪底水平估計(jì)處理，獲得噪底水平估計(jì)值A(chǔ)nc_，并將輸出噪底水平估計(jì)值A(chǔ)nc_到幀間 相關(guān)處理模塊；步驟3 :將角度編碼器輸出的角度編碼數(shù)值輸出到角度編碼統(tǒng)計(jì)模塊進(jìn)行 角度編碼統(tǒng)計(jì)處理，獲得雷達(dá)天線掃描圈數(shù)標(biāo)志flag、幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址addrani、雷達(dá)天線 掃描一圈之內(nèi)的角度總數(shù)Nan&，并將flag輸出到信號(hào)選擇模塊、幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及幀間相關(guān) 處理模塊，將adcUJt出到幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和幀間相關(guān)處理模塊，將Nangle輸出到幀間相關(guān)處 理模塊；步驟4 :信號(hào)選擇器基于選擇準(zhǔn)則對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸出，并將數(shù)據(jù)輸出到幀 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；步驟5 :幀間相關(guān)處理模炔基于輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行幀間相關(guān)處理，獲得相應(yīng)的 輸出數(shù)據(jù)，所述輸出數(shù)據(jù)一方面輸出到信號(hào)選擇模塊被選擇和存儲(chǔ)，同時(shí)另一方面輸出到 CFAR檢測(cè)模塊作進(jìn)一步處理的技術(shù)方案，即對(duì)回波噪底水平進(jìn)行估計(jì)，利用雜波或噪聲在 兩幀數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性辨別雜波與目標(biāo)，對(duì)目標(biāo)回波直接輸出，對(duì)雜波或噪聲抑制幅度后 輸出，滿足脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理的基本要求，達(dá)到準(zhǔn)確引導(dǎo)船只的目的，所以，有效解決 了現(xiàn)有的脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理方法存在無法有效地在雜波和噪聲中分離目標(biāo)的技術(shù)問 題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了能夠有效地在雜波和噪聲中分離出目標(biāo)，滿足脈壓導(dǎo)航雷達(dá)信號(hào)處理的基 本要求，準(zhǔn)確引導(dǎo)船只的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0037]圖1是