一種對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高頻天波雷達(dá)的快速檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)方法，具體涉及一種對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高頻天波雷達(dá)的快速檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻天波雷達(dá)用來(lái)檢測(cè)艦船目標(biāo)的困難主要體現(xiàn)在:艦船速度遠(yuǎn)低于飛機(jī)，其多普勒峰值往往就在Bragg峰附近，且常常被海雜波淹沒(méi)；大多數(shù)時(shí)間段內(nèi)高頻段(3-30MHZ)的密集使用，造成頻繁的“射頻干擾(RFI) ”;天波傳播時(shí)會(huì)受到大氣噪聲和雷電的“瞬態(tài)干擾”，經(jīng)過(guò)電離層時(shí)會(huì)受到電離層“污染”;該雷達(dá)距離分辨力和方位分辨力都差。
[0003]高頻天波雷達(dá)也有它有利的一面:發(fā)射的脈沖相干性好，頻率和相位穩(wěn)定?？梢岳媚繕?biāo)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移在頻域?qū)⒛繕?biāo)信號(hào)分辨出來(lái)。目前高頻天波雷達(dá)的艦船檢測(cè)已被證明是一項(xiàng)可行的技術(shù)，對(duì)艦船導(dǎo)航，防止船只碰撞等方面能夠發(fā)揮作用；而在無(wú)線電海洋學(xué)領(lǐng)域，也需要把高頻海面回波譜中屬于艦船的信號(hào)辨別出來(lái)、再剔除出去。
[0004]由于天波超視距雷達(dá)監(jiān)測(cè)面積遼闊，采集的數(shù)據(jù)往往是十分龐大的，如何快速準(zhǔn)確的從采集的數(shù)據(jù)中檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是高頻天波雷達(dá)艦船檢測(cè)面臨的主要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高頻天波雷達(dá)的快速檢測(cè)方法，能夠從天波雷達(dá)大面積監(jiān)視所獲取的龐大的數(shù)據(jù)里準(zhǔn)確判別有無(wú)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，進(jìn)而確定目標(biāo)行駛的速度
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高頻天波雷達(dá)的快速檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0008]S0、利用5.6MHz的采樣頻率，采集得到奇偶相間、相互正交的兩路數(shù)據(jù)；從每一駐留波束提取512個(gè)回波，加權(quán)函數(shù)切比雪夫窗抑制脈壓旁瓣后，對(duì)其進(jìn)行快速傅立葉g變換，得到各個(gè)距離門的功率譜圖；選取相鄰的8個(gè)距離門取平均作為實(shí)時(shí)門檻G ;
[0009]S1、找出全部通過(guò)檢測(cè)門檻G的距離單元，通過(guò)步驟SI ;
[0010]S2、判斷通過(guò)步驟SI的距離單元是否為相鄰距離單元，若為孤立距離單元通過(guò)步驟S2，否則返回步驟SI ;
[0011]S3、確定通過(guò)步驟S2的孤立距離單元是否為正、負(fù)布拉格峰值位置或者是“O多普勒頻率”位置，如果不是，通過(guò)步驟S3，同時(shí)確定該距離門內(nèi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013]能夠有效降低由于電離層污染引起的回波展寬和重影，所有的虛警被排除，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)能夠快速檢測(cè)出來(lái)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中門限電平為0.2時(shí)的檢測(cè)結(jié)果。
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中門限電平為0.15時(shí)的檢測(cè)結(jié)果(部分).
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中某距離單元的含有目標(biāo)的多普勒譜。
[0017]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中含目標(biāo)的距離單元減去比較門限后的多普勒譜譜。
[0018]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高頻天波雷達(dá)的快速檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0021]S0、利用5.6MHz的采樣頻率，采集得到奇偶相間、相互正交的兩路數(shù)據(jù)；從每一駐留波束提取512個(gè)回波，加權(quán)函數(shù)切比雪夫窗抑制脈壓旁瓣后，對(duì)其進(jìn)行快速傅立葉g變換，得到各個(gè)距離門的功率譜圖；選取相鄰的8個(gè)距離門取平均作為實(shí)時(shí)門檻G ;
[0022]S1、找出全部通過(guò)檢測(cè)門檻G的距離單元，通過(guò)步驟SI ;
[0023]S2、判斷通過(guò)步驟SI的的距離單元是否為相鄰距離單元，若為孤立距離單元通過(guò)步驟S2，否則返回步驟SI ;
[0024]S3、確定通過(guò)步驟S2的孤立距離單元是否為正、負(fù)布拉格峰值位置或者是“O多普勒頻率”位置，如果不是，通過(guò)步驟S3，同時(shí)確定該距離門內(nèi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。
[0025]在擁有上千距離門(橫跨一千多公里)的數(shù)據(jù)中，如果取門限電平為0.2，運(yùn)行程序后馬上檢測(cè)出只有2個(gè)距離門超過(guò)比較門限，如圖1的a、b為第I個(gè)被檢測(cè)出的距離門在比較前后的多普勒譜譜圖，圖1的c、d為第2個(gè)被檢測(cè)出的距離門在比較前后的多普勒譜譜圖；但經(jīng)過(guò)分析，圖1的b、d并不是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，而是由于被檢測(cè)距離門的陸地回波峰值和臨近距離門的陸地回波峰值有差異造成的結(jié)果。如果取門限電平為0.15，有14個(gè)距離門很快被檢測(cè)出來(lái)，其中除了有一部分和圖1的類似，為陸地回波峰值的差異引起的外，別的則是由不同距離單元左、右Bragg峰的峰值不同形成的，如圖2的a、b所示。是由被檢測(cè)單元的左邊Bragg峰值和臨近距離單元的Bragg峰值不同引起的，圖2的C、d是由被檢測(cè)單元的右邊Bragg峰值和臨近距離門的Bragg峰值不同造成的。這14個(gè)超過(guò)比較門限的距離門有多處是相鄰距離門同時(shí)被檢測(cè)出來(lái)，目標(biāo)不可能占據(jù)幾個(gè)距離門，也說(shuō)明它們不可能是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)引起的。
[0026]進(jìn)一步降低檢測(cè)門濫，把0.1作為門限電平，運(yùn)行程序后，很快有64個(gè)距離門凸現(xiàn)出來(lái)，其中有4個(gè)距離門是孤立的，另外60個(gè)都有相鄰距離門一同被檢測(cè)出來(lái)其門限電平位置要么在“零頻”位置，要么在左、右Bragg峰值處，都和圖1或圖2所示類似并非運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；而檢測(cè)出的4個(gè)孤立距離門只有I個(gè)距離門的門限電平位置不在這些特殊位置，就是圖3所示距離門。在此距離門的多普勒頻率為0.167Hz處有一信號(hào)，由于這個(gè)信號(hào)和較近的正Bragg峰有著0.185Hz的多普勒頻差，此頻差遠(yuǎn)大于多普勒頻率分辨力(0.03Hz)，故可以認(rèn)定為一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。
[0027]所有距離門的兩Bragg峰值位置都一樣，左、右Bragg峰值位置分別在-0.44Hz和0.43Hz處，兩峰值位置中點(diǎn)-0.005Hz為“零頻”點(diǎn)。而由公式(I)計(jì)算的Bragg峰的理論值為±0.436Hz，實(shí)測(cè)計(jì)算值和理論計(jì)算值基本吻合。目標(biāo)的多普勒頻率和“零頻”相差0.611Hz，由(2)式易得此運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的時(shí)速為18.00千米。
[0028]圖3的多普勒譜譜保留有電離層污染造成的展寬，此時(shí)不必另外采取措施去消除它們，因?yàn)樵诒容^門限內(nèi)有著相似的電離層“污染”，直接用圖3譜和比較門限相減后可以有效消除此展寬，檢測(cè)結(jié)果圖4證明了這一點(diǎn)。
[0029]利用這種判決檢測(cè)程序，給定門限電平后，基本能夠做到實(shí)時(shí)判斷有多少可疑目標(biāo)，然后對(duì)可疑目標(biāo)再逐一篩查，排除虛警。如果有連續(xù)幾個(gè)距離門超過(guò)比較門限的，并且多普勒位置是在正、負(fù)Bragg峰或者“零頻”這三個(gè)特殊位置，一般可以排除是艦船。只有孤立距離門、且位置又不在正、負(fù)Bragg峰和“零頻”之處，才是真正的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。雖然高頻天波雷達(dá)的海面回波譜有電離層污染造成的展寬，但因?yàn)樵谶M(jìn)行雷達(dá)參數(shù)設(shè)置時(shí)就已經(jīng)考慮至IJ降低電離層影響，在利用恒虛警處理技術(shù)進(jìn)行判決檢測(cè)時(shí)，又一次對(duì)電離層所造成的“影響”進(jìn)行了清除。檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明恒虛警不僅能有效降低海雜波，還能有效降低電離層引起的展寬，恒虛警是高頻天波雷達(dá)進(jìn)行艦船檢測(cè)最為有效的方法；信號(hào)檢測(cè)程序能對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速判決也說(shuō)明其設(shè)計(jì)的合理性。
[0030]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高頻天波雷達(dá)的快速檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: S0、利用5.6MHz的采樣頻率，采集得到奇偶相間、相互正交的兩路數(shù)據(jù)；從每一駐留波束提取512個(gè)回波，加權(quán)函數(shù)切比雪夫窗抑制脈壓旁瓣后，對(duì)其進(jìn)行快速傅立葉g變換，得到各個(gè)距離門的功率譜圖；選取相鄰的8個(gè)距離門取平均作為實(shí)時(shí)門檻G ; S1、找出全部通過(guò)檢測(cè)門檻G的距離單元，通過(guò)步驟SI;S3、判斷通過(guò)門檻的距離單位是否為相鄰距離單位，若為孤立距離單位通過(guò)步驟S2，否則返回步驟SI ; S3、確定通過(guò)步驟S2的孤立距離單元是否為正、負(fù)布拉格峰值位置或者是“O多普勒頻率”位置，如果不是，通過(guò)步驟S3，同時(shí)確實(shí)該距離門內(nèi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高頻天波雷達(dá)的快速檢測(cè)方法，包括如下步驟：建立監(jiān)測(cè)門檻G；找出全部通過(guò)檢測(cè)門檻G的距離單元，通過(guò)步驟1；判斷通過(guò)步驟1的距離單元是否為相鄰距離單元，若為孤立距離單元，通過(guò)步驟2；確定通過(guò)步驟2的孤立距離單元是否為正、負(fù)布拉格峰值位置或者是“0多普勒頻率”位置，如果不是，通過(guò)步驟3，與此同時(shí)確定該距離門內(nèi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。本發(fā)明能夠有效降低由于電離層污染引起的回波展寬和重影，所有的虛警被排除，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)能夠快速檢測(cè)出來(lái)。
【IPC分類】G01S13/88, G01S7/36
【公開(kāi)號(hào)】CN105137403
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510490920
【發(fā)明人】雷前召, 郭立新, 吳家驥, 董康軍, 張修興, 韓小衛(wèi), 王菊霞, 吳振森, 石二壯
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué), 渭南師范學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月8日