基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法技術

本發明專利技術屬于雷達目標探測技術領域，特別涉及基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法，其具體步驟為：對雷達接收的三維數據陣列X進行目標檢測，得出距離?方位矩陣D；計算數據陣列X所有距離?方位分辨單元M個脈沖的真實相位序列；計算矩陣D中元素為1的每個距離?方位分辨單元的相位線性度和功率值；將矩陣D中‘1’元素按照八鄰域連通性劃分為不同連通區域；計算第j個連通區域所有距離?方位分辨單元功率值的均值E

Sea surface target condensation method based on relative power and phase linearity

The invention belongs to the field of radar target detection technology, in particular to condensation method target relative power and phase linearity of the sea based on the specific steps are: target detection of three-dimensional data array X radar receiver, the distance orientation matrix D; data array X all distance azimuth resolution unit M pulses true phase sequence; calculation element matrix of D was 1 in each distance azimuth resolution unit phase linearity and power value; the D matrix of '1' elements according to the eight neighborhood connectivity is divided into different regional connectivity; calculate the j distance connected region all azimuth resolution, mean E value of the power unit

【技術實現步驟摘要】
基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法
本專利技術屬于雷達目標探測
，特別涉及基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法，用于機載或艦載掃描雷達的海雜波背景下目標檢測結果的凝聚和尺寸輔助信息的抽取。
技術介紹
對海監視的機載或艦載雷達多采用低重頻波束掃描工作模式，每個波位駐留時間短、脈沖數少。即使在低分辨模式下(距離和方位)，很多海面目標(如大型船只和島礁等)由于尺寸大或目標強回波導致的波束旁瓣泄漏使得目標表現為距離-方位分布式目標。也就是說，這些雷達目標的回波能量會擴散到鄰近的波位或距離單元之中，造成在相鄰距離單元和波位中可能都將檢測出目標。實際應用中不能簡單地將每個位置檢測出目標的距離-方位當作一個單獨的目標來處理，需要對目標單元進行凝聚，報告目標的精確位置以及輔助的尺寸信息(回波占據分辨單元的數目)。目前的大多數凝聚方法是按照分辨單元上的鄰近原則進行凝聚。這種凝聚方法在目標定位精度上不夠精確，而且島礁、大船附近的中小型艦船在凝聚過程中容易丟失。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法，實現機載或艦載掃描雷達在海雜波背景下目標檢測結果的凝聚和尺寸輔助信息的抽取，提高了目標檢測結果的準確性。為實現上述技術目的，本專利技術采用如下技術方案予以實現?；谙鄬β屎拖辔痪€性度的海面目標凝聚方法包括以下步驟：步驟1，利用雷達發射連續的脈沖信號，利用雷達接收回波三維數據陣列X，回波數據陣列X是一個M×K×W維的陣列，其中，M表示回波數據陣列X的累積脈沖數，K表示回波數據陣列X的距離單元數，W表示回波數據陣列X的波位數；回波數據陣列X中第m個脈沖第k個距離單元第w個波位的元素表示為X(m，k，w)，m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K；w＝1，2，…，W；步驟2，對回波數據陣列X進行目標檢測，得出距離-方位矩陣D，距離-方位矩陣D的每個元素為0或1，距離-方位矩陣D是一個大小為K×W的矩陣，距離-方位矩陣D第k行對w列的元素表示為D(k，w)；如果距離-方位矩陣D第k行對w列的元素D(k，w)為0，則說明雷達的第k個距離單元第w個波位沒有目標，如果距離-方位矩陣D第k行對w列的元素D(k，w)為1，則說明雷達的第k個距離單元第w個波位有目標；步驟3，將任一個距離單元與任一個波位組成的二維位置坐標記為一個距離-方位分辨單元，則雷達的距離-方位分辨單元共有K×W個，得出雷達第i個距離-方位分辨單元M個脈沖的真實相位序列qi，i＝1，2，…，K×W；步驟4，得出距離-方位矩陣D中元素為1的每個距離-方位分辨單元的相位線性度；步驟5，得出距離-方位矩陣D中元素為1的每個距離-方位分辨單元的功率值；步驟6，將距離-方位矩陣D中數值為1的元素按照八鄰域連通性劃分為多個連通區域，劃分得出的連通區域的個數表示為N；步驟7，計算第j個連通區域所有距離-方位分辨單元的功率值的均值Ej、以及第j個連通區域所有距離-方位分辨單元的相位線性度的倒數的均值Lj，j＝1，2，…，N；步驟8，得出第j個連通區域第r個距離-方位分辨單元的相對功率和相對相位線性度倒數的和zj，r，zj，r＝er/Ej+1/(Ljδr)，er表示距離-方位矩陣D中第j個連通區域第r個距離-方位分辨單元的功率值，δr表示距離-方位矩陣D中第j個連通區域第r個距離-方位分辨單元的相位線性度，r＝1，2，…，Sj，Sj表示距離-方位矩陣D中第j個連通區域的距離-方位分辨單元的個數；將第j個連通區域每個距離-方位分辨單元的相對功率和相對相位線性度倒數的和的最大值記為：第j個連通區域統計量最大值；將第j個連通區域統計量最大值對應的距離-方位分辨單元作為第j個連通區域凝聚成的目標位置。本專利技術的有益效果為：在本專利技術中，聯合利用了檢測到鄰近距離-方位分辨單元的相對功率強度和分辨單元回波相位線性度(低多普勒分辨條件下的徑向運動信息表征)確定主體目標位置，實現對海雜波背景下擴展目標的凝聚，能有效減小雜波干擾，區分出相鄰目標，提高檢測到目標數量的準確性。附圖說明圖1為本專利技術的基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法的流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明：目前的大多數凝聚方法是按照分辨單元上的鄰近原則進行凝聚。這種凝聚方法在目標定位精度上不夠精確，而且島礁、大船附近的中小型艦船在凝聚過程中容易丟失。其丟失的主要原因在于這些中小型艦船需要依靠多普勒信息與鄰近的島礁和大船進行區分。在本專利技術中，我們聯合利用了檢測到鄰近距離-方位分辨單元的相對功率強度和分辨單元回波相位線性度(低多普勒分辨條件下的徑向運動信息表征)的聯合目標凝聚算法。該算法是在前期申請的單純基于相位線性度的凝聚方法的近一步改善。參照圖1，為本專利技術的基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法的流程圖。該基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法包括以下步驟：步驟1，利用雷達發射連續的脈沖信號，利用雷達接收回波三維數據陣列X(距離-方位-脈沖)，回波數據陣列X是一個M×K×W維的陣列，其中，M表示回波數據陣列X的累積脈沖數，K表示回波數據陣列X的距離單元數，W表示回波數據陣列X的波位數；本專利技術實施例中，回波數據陣列X中第m個脈沖第k個距離單元第w個波位的元素表示為X(m，k，w)，m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K；w＝1，2，…，W。本專利技術實施例中，將雷達的任一距離單元和任一波位組成的二維位置坐標記為雷達的一個距離-方位分辨單元。步驟2，根據雷達目標檢測方法對回波數據陣列X進行目標檢測，得出距離-方位矩陣D，距離-方位矩陣D的每個元素為0或1，距離-方位矩陣D是一個大小為K×W的矩陣，距離-方位矩陣D第k行對w列的元素表示為D(k，w)；如果距離-方位矩陣D第k行對w列的元素D(k，w)為0，則說明雷達的第k個距離單元第w個波位沒有目標，如果距離-方位矩陣D第k行對w列的元素D(k，w)為1，則說明雷達的第k個距離單元第w個波位有目標。在步驟2中，雷達目標檢測方法為現有的雷達目標檢測方法，在此不再詳述。步驟3，將任一個距離單元與任一個波位組成的二維位置坐標記為一個距離-方位分辨單元，則雷達的距離-方位分辨單元共有K×W個，得出雷達第i個距離-方位分辨單元M個脈沖的真實相位序列qi，i＝1，2，…，K×W。步驟3具體包括以下子步驟：(3.1)將任一個距離單元與任一個波位組成的二維位置坐標記為一個距離-方位分辨單元，則雷達的距離-方位分辨單元共有K×W個，計算得出雷達第i個距離-方位分辨單元第m個脈沖的纏繞相位WrapPhase(m)，WrapPhase(m)＝arg(X(m，k，w))，m＝1，2，…，M，i＝1，2，…，K×W。(3.2)給真實相位賦初值，令雷達第i個距離-方位分辨單元第1個脈沖的真實相位UnWrapPhase(1)＝WrapPhase(1)，令雷達第i個距離-方位分辨單元第2個脈沖的纏繞相位與雷達第i個距離-方位分辨單元第1個脈沖的真實相位的相位差Δ(2)為：Δ(2)＝WrapPhase(2)-UnWrapPhase(1)。(3.3)若abs(Δ(2))≤π，則令UnWrapPhase(2)＝UnWrapPhase(1)+Δ(2)，然后跳至本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，利用雷達發射連續的脈沖信號，利用雷達接收回波三維數據陣列X，回波數據陣列X是一個M×K×W維的陣列，其中，M表示回波數據陣列X的累積脈沖數，K表示回波數據陣列X的距離單元數，W表示回波數據陣列X的波位數；回波數據陣列X中第m個脈沖第k個距離單元第w個波位的元素表示為X(m，k，w)，m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K；w＝1，2，…，W；步驟2，對回波數據陣列X進行目標檢測，得出距離?方位矩陣D，距離?方位矩陣D的每個元素為0或1，距離?方位矩陣D是一個大小為K×W的矩陣，距離?方位矩陣D第k行第w列的元素表示為D(k，w)；如果距離?方位矩陣D第k行第w列的元素D(k，w)為0，則說明雷達的第k個距離單元第w個波位沒有目標，如果距離?方位矩陣D第k行第w列的元素D(k，w)為1，則說明雷達的第k個距離單元第w個波位有目標；步驟3，將任一個距離單元與任一個波位組成的二維位置坐標記為一個距離?方位分辨單元，則雷達的距離?方位分辨單元共有K×W個，得出雷達第i個距離?方位分辨單元M個脈沖的真實相位序列q

【技術特征摘要】
1.基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，利用雷達發射連續的脈沖信號，利用雷達接收回波三維數據陣列X，回波數據陣列X是一個M×K×W維的陣列，其中，M表示回波數據陣列X的累積脈沖數，K表示回波數據陣列X的距離單元數，W表示回波數據陣列X的波位數；回波數據陣列X中第m個脈沖第k個距離單元第w個波位的元素表示為X(m，k，w)，m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K；w＝1，2，…，W；步驟2，對回波數據陣列X進行目標檢測，得出距離-方位矩陣D，距離-方位矩陣D的每個元素為0或1，距離-方位矩陣D是一個大小為K×W的矩陣，距離-方位矩陣D第k行第w列的元素表示為D(k，w)；如果距離-方位矩陣D第k行第w列的元素D(k，w)為0，則說明雷達的第k個距離單元第w個波位沒有目標，如果距離-方位矩陣D第k行第w列的元素D(k，w)為1，則說明雷達的第k個距離單元第w個波位有目標；步驟3，將任一個距離單元與任一個波位組成的二維位置坐標記為一個距離-方位分辨單元，則雷達的距離-方位分辨單元共有K×W個，得出雷達第i個距離-方位分辨單元M個脈沖的真實相位序列qi，i＝1，2，…，K×W；步驟4，得出距離-方位矩陣D中元素為1的每個距離-方位分辨單元的相位線性度；步驟5，得出距離-方位矩陣D中元素為1的每個距離-方位分辨單元的功率值；步驟6，將距離-方位矩陣D中數值為1的元素按照八鄰域連通性劃分為多個連通區域，劃分得出的連通區域的個數表示為N；步驟7，計算第j個連通區域所有距離-方位分辨單元的功率值的均值Ej、以及第j個連通區域所有距離-方位分辨單元的相位線性度的倒數的均值Lj，j＝1，2，…，N；步驟8，得出第j個連通區域第r個距離-方位分辨單元的相對功率和相對相位線性度倒數的和zj，r，zj，r＝er/Ej+1/(Ljδr)，er表示距離-方位矩陣D中第j個連通區域第r個距離-方位分辨單元的功率值，δr表示距離-方位矩陣D中第j個連通區域第r個距離-方位分辨單元的相位線性度，r＝1，2，…，Sj，Sj表示距離-方位矩陣D中第j個連通區域的距離-方位分辨單元的個數；將第j個連通區域每個距離-方位分辨單元的相對功率和相對相位線性度倒數的和的最大值記為：第j個連通區域統計量最大值；將第j個連通區域統計量最大值對應的距離-方位分辨單元作為第j個連通區域凝聚成的目標位置。2.如權利要求1所述的基于相對功率和相位線性度的海面目標凝聚方法，其特征在于，所述步驟3具體包括以下子步驟：(3.1)將任一個距離單元與任一個波位組成的二維位置坐標記為一個距離-方位分辨單元，則雷達的距離-方位分辨單元共有K×W個，計算得出雷達第i個距離-方位分辨單元第m個脈沖的纏繞相位WrapPhase(m)，WrapPhase(m)＝arg(X(m，k，w))，m＝1，2，…，M，i＝1，2，…，K×W；arg(·)表示求取相位；(3.2)令雷達第i個距離-方位分辨單元第1個脈沖的真實相位UnWrapPhase(1)＝WrapPhase(1)，令雷達第i個距離-方位分辨單元第2個脈沖的纏繞相位與雷達第i個距離-方位分辨單元第1個脈沖的真實相位的相位差Δ(2)為：Δ(2)＝WrapPhase(2)-UnWrapPhase(1)；(3.3)若abs(Δ(2))≤π，則令UnWrapPhase(2)＝UnWrapPhase(1)+Δ(2)，然后跳至步驟(3.5)，abs(·)表示取絕對值；若abs(Δ(2))＞π，則跳至子步驟(3.4)；(3.4)若Δ(2)＞π，則令Δ(2)的值自減2π，然后返回至子步驟(3.3)；若Δ(2)＜-π，則令Δ(2)的值自增2π，然后返回至子步驟(3.3)；(3.5)若回波數據陣列X的累積脈沖數M為2，則跳至子步驟(3.12)，若回波數據陣列X的累積脈沖數M大于(2)，則跳至子步驟(3.6)；(3.6)令n＝2，3，…，M；當n＝3，4…，M時，令雷達第i個距離-方位分辨單元第n個脈沖的纏繞相位與雷達第i個距離-方位分辨單元第n-1個脈沖的真實相位的相位差Δ(n)為：Δ(n)＝WrapPhase(n)-UnWrapPhase(n-1)；(3.7)若abs(Δ(n))≤π，則跳至子步驟(3.8)；若abs(Δ(n))＞π，則跳至子步驟(3.10)；(3.8)如果Δ(n)與Δ(2)同號，則跳至子步驟(3.11)；如果Δ(n)與Δ(2)異號，則跳至子步驟(3.9)；(3.9)令λ＝1，若Δ(n)＞π-λ，則令Δ(n)的值自減2π，然后跳至子步驟(3.11)；若Δ(n)＜-π+λ，則令Δ(n)的值自增2π，然后跳至子步驟(3.11)；(3.10)若Δ(n)＞π，則令Δ(n)的值自減2π，然后返回至子步驟(3.7)；若Δ(n)＜-π，則令Δ(n)的值自增2π，然后返回至子步驟(3.7)；(3.11)得出UnWrapPhase(n)，UnWrapPhase(n)＝UnW...

【專利技術屬性】
技術研發人員：水鵬朗，許述文，劉克瑋，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61