CN102540161B - 一种船用雷达海杂波参数获取方法 - Google Patents

一种船用雷达海杂波参数获取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船用雷达海杂波参数获取办法，通过对船用雷达回波信号进行采样量化、抽取或内插、快累计、去均值、累加和求平均值处理，来获取海杂波参数。本发明所涉及的海杂波参数获取办法，应用于船用雷达信号处理中的海杂波抑制，能够简单、快速的获取海杂波参数，避免了传统海杂波参数获取办法在实际应用中计算复杂和不能实时反映实际海域海杂波分布的缺点。

Description

一种船用雷达海杂波参数获取方法
技术领域
本发明涉及一种船用雷达信号处理方法，尤其涉及一种船用雷达海杂波参数获取方法。
背景技术
船用雷达普遍用于渔船、游轮、军舰等船只，对船只导航、探测障碍物、追踪目标等具有重要的作用。船用雷达信号处理技术是影响船用雷达图像显示效果的关键因素，而海杂波抑制又是船用雷达信号处理中的一个重要环节，它对有效滤除海杂波、清晰地还原出船用雷达图像有着重要的影响。
现在船用雷达海杂波参数的获取办法大都是根据船只当前航行的海洋环境建立海杂波模型，通过复杂的海杂波参数计算公式计算得出。采用这种办法的缺点有两个方面：一方面，由于公式中包含对数、开根号、乘法、除法等运算，实际应用中使用硬件或软件来进行这些运算需要消耗的资源较多，计算造成的延迟较大；另一方面，利用有限的海杂波模型很难描述出实际情况下的海杂波分布情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能快速获得且有效反映实际海域的船用雷达海杂波参数获取方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种船用雷达海杂波参数获取方法，
包括如下步骤：
S1.定义如下各参数：自然数n0为当前雷达量程下单条雷达回波信号的采样点数，常数N为当前雷达量程下雷达显示屏上一条雷达扫描线上的点数，常数M为雷达扫描一周的扫描线条数，实数k为当前雷达量程下对采样数据进行抽取或内插处理的倍数，实数s为当前雷达量程的直径距离，实数c为电磁波在真空中的传播速度，自然数f为雷达回波信号的采样速率，实数数列
Figure GDA00003383099000012
为AD采样器对M条雷达回波信号进行采样得到的数据，实数数列b00,b01,b02……b(M-1)(N-1)为对进行抽取或内插处理后得到的数据，实数数列c00,c01,c02……c(M-1)(N-1)为对b00,b01,b02……b(M-1)(N-1)进行快累计处理后得到的数据，实数数列d00,d01,d02……d(M-1)(N-1)为对c00,c01,c02……c(M-1)(N-1)进行去均值处理得到的数据，实数数列ci0,ci1,ci2……ci(N-1)为第i条雷达扫描线回波信号经过了快累计处理后得到的数据，averagei为数列ci0,ci1,ci2……ci(N-1)的平均值，实数数列d0j,d1j,d2j……d(M-1)j为M条雷达扫描线去均值处理后第二下标相同的数据，averagej为数列d0j,d1j,d2j……d(M-1)j的平均值，实数数列para0,para1……paraN-1为当前雷达量程下的海杂波参数值，实数Sumij为对数列d0j,d1j,d2j……d(M-1)j中第一下标从0到i、第二下标为j的数的和，自然数i、j分别为数列的两个下标，且0≤i<M、0≤j<N；
S2.初始化i=0、j=0，Sumij=0；
S3.对第i条雷达回波信号进行采样，获得n0个采样值
S4.对采样值
Figure GDA00003383099000024
进行k倍的内插或抽取处理，得到bi0,bi1,bi2……bi(N-1)，内插或抽取过程如下：
当k>1，对进行k倍的抽取，当k<1时，对
Figure GDA00003383099000026
进行k倍的内插，当k=1时，
Figure GDA00003383099000027
保持不变；本步骤处理后得到的数据为bi0,bi1,bi2……bi(N-1)；
S5.对bi0,bi1,bi2……bi(N-1)进行快累计处理，获得实数数列ci0,ci1,ci2……ci(N-1)，快累计处理过程如下：
当j<L时，ci0=bi0,ci1=bi1，……，cij=bi(L-1)，当j≥L时，
Figure GDA00003383099000021
j=0,1,2,……767；
S6．对ci0,ci1,ci2……ci(N-1)进行去均值处理，得到数列di0,di1,di2……di(N-1)，去均值处理过程如下：
计算平均值
Figure GDA00003383099000031
当cij≥averagei，dij=cij-averagei，当cij<averagei，dij=0；
S7.第i条扫描线上的回波信号经过步骤S6处理后，进行一次累加处理，累加处理计算公式如下：
Sumij=Sum(i-1)j+dij，j=0,1,2……(N-1)；
S8.如果i=M-1，计算平均值
Figure GDA00003383099000032
j=0,1,2……(N-1)，否则回到步骤S3；
S9.当前量程下的海杂波参数为paraj=averagej，j=0,1,2……(N-1)。
与现有技术相比，本发明的优点是通过实时地对雷达回波信号进行采样、抽取或内插、快累计、去均值和取平均的处理，从雷达回波信号中提取出海杂波的参数。一方面处理过程中的只包含整数的比较、加法和乘除法运算，使得不论使用硬件或软件实现都比较简单，另一方面海杂波参数是实时地从船只航行的海域中提取，更能反映出当前情况下的海杂波分布情况。与传统的方法相比，能够避免复杂的海杂波建模和公式计算，在实际应用中减少了海杂波计算对硬件或软件资源的消耗以及计算造成的延迟，同时获得的海杂波参数更加贴近实际的情况，使得后续的海杂波抑制处理效果更加良好。
附图说明
图1是海杂波参数获取的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的具体实施例。
本发明的实施例的海杂波参数获取流程如图1所示，具体过程如下：
S1.初始化参数，实例的参数为：当前雷达量程下单条雷达回波信号的采样点数n0为4608，雷达扫描一周的扫描线数M为2048条，当前量程下一条雷达扫描线在显示屏上显示的点数N为768个，当前量程s为1.5海里约2778m，AD采样时钟f为125MHz，电磁波在真空中的传播的传播速度c为3×108m/s，快累计参数L为8，由公式计算得到参数k的值为6；
S2.给数列分配存储空间，将各数据的值初始化为0；
S3.对第i条雷达回波信号进行采样，获得采样值数列ai0,ai1,ai2……ai4607；
S4.由于计算得到参数k的值为6，大于1，所以对ai0,ai1,ai2……ai4607进行6倍的抽取，抽取后得到数列为bi0,bi1,bi2……bi767；
S5.对bi0,bi1,bi2……bi767进行快累计处理，快累计过程如下：
当j<8时，cij=bij，当j≥8，
Figure GDA00003383099000042
S6.进行去均值处理，得到数列di0,di1,di2……di767，去均值处理过程如下：
计算平均值
Figure GDA00003383099000043
当cij≥averagei，dij=cij-averagei，当cij<averagei，dij=0；
S7.第i条扫描线上的回波信号经过步骤S6处理后，进行一次累加计算，计算公式如下：
Sumij=Sum(i-1)j+dij，j=0,1,2,……767；
S8.如果i=2047，计算平均值j=0,1,2,……767，否则回到步骤S3；
S9.当前量程下的海杂波参数为paraj=averagej，j=0,1,2,……767；
经过以上步骤以后，就可以获得与当前海域情况相关的海杂波参数，方便后续的海杂波噪声抑制处理。

Claims (1)

1.一种船用雷达海杂波参数获取方法，其特征在于具体步骤如下：S1．定义如下各参数：自然数n0为当前雷达量程下单条雷达回波信号的采样点数，常数N为当前雷达量程下雷达显示屏上一条雷达扫描线上的点数，常数M为雷达扫描一周的扫描线条数，实数k为当前雷达量程下对采样数据进行抽取或内插处理的倍数，实数s为当前雷达量程的直径距离，实数c为电磁波在真空中的传播速度，自然数f为雷达回波信号的采样速率，实数数列
Figure FDA00003383098900012
为AD采样器对M条雷达回波信号进行采样得到的数据，实数数列b00,b01,b02……b(M-1)(N-1)为对
Figure FDA00003383098900013
进行抽取或内插处理后得到的数据，实数数列c00,c01,c02……c(M-1)(N-1)为对b00,b01,b02……b(M-1)(N-1)进行快累计处理后得到的数据，实数数列d00,d01,d02……d(M-1)(N-1)为对c00,c01,c02……c(M-1)(N-1)进行去均值处理得到的数据，实数数列ci0,ci1,ci2……ci(N-1)为第i条雷达扫描线回波信号经过了快累计处理后得到的数据，averagei为数列ci0,ci1,ci2……ci(N-1)的平均值，实数数列d0j,d1j,d2j……d(M-1)j为M条雷达扫描线去均值处理后第二下标相同的数据，averagej为数列d0j,d1j,d2j……d(M-1)j的平均值，实数数列para0,para1……paraN-1为当前雷达量程下的海杂波参数值，实数Sumij为对数列d0j,d1j,d2j……d(M-1)j中第一下标从0到i、第二下标为j的数的和，i、j分别为数列的两个下标，且0≤i<M、0≤j<N；
S2.初始化i=0、j=0，Sumij=0；
S3.对第i条雷达回波信号进行采样，获得n0个采样值
Figure FDA00003383098900014
S4.对采样值进行k倍的内插或抽取处理，得到bi0,bi1,bi2……bi(N-1)，内插或抽取过程如下：
当k>1，对
Figure FDA00003383098900023
进行k倍的抽取，当k<1时，对进行k倍的内插，当k=1时，
Figure FDA00003383098900025
保持不变；本步骤处理后得到的数据为bi0,bi1,bi2……bi(N-1)；
S5.对bi0,bi1,bi2……bi(N-1)进行快累计处理，获得实数数列ci0,ci1,ci2……ci(N-1)，快累计处理过程如下：
当j<L时，ci0=bi0,ci1=bi1，……，cij=bi(L-1)，当j≥L时，
Figure FDA00003383098900021
j=0,1,2,……767；
S6.对ci0,ci1,ci2……ci(N-1)进行去均值处理，得到数列di0,di1,di2……di(N-1)，去均值处理过程如下：
计算平均值
Figure FDA00003383098900026
当cij≥averagei，dij=cij-averagei，当cij<averagei，dij=0；
S7.第i条扫描线上的回波信号经过步骤S6处理后，进行一次累加处理，累加处理计算公式如下：
Sumij=Sum(i-1)j+dij，j=0,1,2……(N-1)；
S8.如果i=M-1，计算平均值j=0,1,2……(N-1)，否则回到步骤S3；
S9.当前量程下的海杂波参数为paraj=averagej，j=0,1,2……(N-1)。
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