CN103472441A - 一种基于杂波图的雷达数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于杂波图的雷达数据处理方法，包括以下步骤：步骤1：雷达终端训练和建立杂波图：步骤2：杂波图建立完成后，更新杂波图：步骤3：统计当前雷达扫描周期内目标个数；步骤4：统计出多个雷达扫描周期后目标个数的平稳值；步骤5：根据雷达回波信号是否发生突变重新建立杂波图或者更新杂波图。本发明优点是：带有冻结功能的杂波图，自适应判断出雷达控制状态并重新训练和建立杂波图。能够统计出当前雷达扫描周期的目标个数，同时统计出多个扫描周期后雷达目标个数的平稳值。通过当前雷达扫描周期目标个数的统计值与多个雷达扫描周期后雷达目标个数的平稳值相比较，从而判断出雷达回波信号是否发生突变。

Description

一种基于杂波图的雷达数据处理方法

技术领域

本发明涉及一种雷达数据处理领域，特别是一种基于杂波图的雷达数据处理方法。

背景技术

公开号为CN103135099A的专利申请《一种使用动态杂波图处理雷达数据的方法》提出了一种带有“冻结”功能杂波图，实现了保留慢速行驶以及停航目标不被杂波图过滤掉的方法。但是采用此方法如果遇到雷达回波突变的情况：例如雷达发射机的关闭，以及灵敏度时间控制电路（STC）发生改变，甚至天气的变化，都会使已经建立起来的杂波图失去作用。而此时雷达录取器并没有得到雷达状态改变指示信号，因此需要一种新的杂波图改进方法。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于杂波图的雷达数据处理方法，解决了带有冻结功能的杂波图，在遇到雷达回波突变而又得不到雷达控制信息的情况下所引起的杂波图失效的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种自适应雷达回波状态重新训练和建立杂波图的雷达数据处理方法。

本发明公开了一种基于杂波图的雷达数据处理方法，包括以下步骤：

步骤1：雷达终端训练和建立杂波图：

步骤2：杂波图建立完成后，更新杂波图：

步骤3：统计当前雷达扫描周期内目标个数；

步骤4：统计出多个雷达扫描周期后目标个数的平稳值；

步骤5：根据雷达回波信号是否发生突变重新建立杂波图或者更新杂波图。

步骤1：雷达终端训练和建立杂波图包括：

（11）利用存储设备SRAM存储整幅杂波图，杂波图存储单元的地址就按照方位+距离的格式来进行存储，将整个雷达方位360度平分为N（N>1）等份，将采样的距离单元平分为M(M>1)等份；

（12）将杂波图中所存储的地图数据OldMap的和当前雷达回波幅度CurrentAmp的

相加得到NewMap作为当前方位和距离单元上雷达信号的门限即杂波图检测单元门限值NewMap存入SRAM，并作为下一个雷达扫描周期的地图数据OldMap，k为杂波图更新系数，利用k值的改变可以控制杂波图建立的速度，k值越大，杂波图建立的速度越慢，但杂波图生成也就越平稳，受到杂波干扰的可能性也就越小，杂波图建立公式为公式（1）：

$\mathrm{NewMap}=(1-\frac{1}{k})\×\mathrm{OldMap}+\frac{1}{k}\×\mathrm{CurrentAmp}$ 公式（1）

步骤2：杂波图建立完成后，杂波图按照以下步骤进行更新：

（21）如果雷达回波幅度超出当前所对应杂波图检测单元门限值，则设置雷达回波对应检测单元的冻结系数为a（a>0），如果要求杂波图冻结的时间长一些，就将a值设大一些。

（22）如果没有超出，则要查看当前检测单元所对应的冻结系数是否为0；如果不为0，杂波图停止更新，同时冻结系数减1，如果为0，则杂波图继续按照公式（1）继续进行更新。

步骤3：统计当前雷达扫描周期目标个数：如果雷达回波幅度大于杂波图门限NewMap，就认为目标存在，用“1”来表示目标存在。如果雷达回波幅度小于杂波图门限NewMap，就认为目标不存在，同“0”来表示目标不存在。如果一个目标的存在形式为“001”，那么我们就认为此种形式为目标轮廓的头，如果一个目标的存在形式为“100”，那么我们就认为此种形式为目标轮廓的尾，一个“头+尾”则认为是一个完整的目标，同时其目标统计个数CurrentSignal加1，否则目标统计个数保持不变。

步骤4：统计出多个雷达扫描周期后目标个数的平稳值：将当前雷达扫描周期的统计值CurrentSignal的

和原有目标个数平稳值的

倍相加，然后得到更新后的目标统计个数平稳值NewStatistic,继续按照公式（2）进行更新。在这里α（α>1）代表目标个数平稳值的更新速度，如果α越大，目标统计个数平稳值的更新速度就越快，但目标统计个数的平稳度就越小。

$\mathrm{NewStatistic}=(1-\frac{1}{\mathrm{\α}})\×\mathrm{OldStatistic}+\frac{1}{\mathrm{\α}}\×\mathrm{CurrentSignal}$ （公式2）

步骤5：如果雷达回波信号发生突变，那么当前雷达扫描周期目标个数统计值就会发生突变，用公式表示就是CurrentSignal>β×NewStatistic，β表示雷达回波突变系数，β>1，代表雷达回波变化剧烈程度。如果雷达回波变化的越剧烈，β值就应该选取的越大；如果满足此判决条件，当前的建立完成并且正在更新的杂波图已经不能满足实际应用的需要，应该马上返回到步骤1重新建立杂波图；如果雷达回波信号没有发生突变，那么就按照步骤2继续进行杂波图的更新。

本发明能够根据雷达控制状态的改变而自适应重新训练和建立杂波图。带有冻结功能的杂波图能够将低速行驶的目标以及停航目标保留下来，但与此同时，如果遇到雷达回波突变的状况，已经建立起来的杂波图可能会失效，从而引起虚警概率提高的问题，因此本发明根据雷达回波的特性判断出雷达控制状态，从而能重新训练和建立杂波图，保证虚警概率恒定。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、带有冻结功能的杂波图，在遇到雷达回波突变并且得不到雷达控制端指示信号的情况下，自适应判断出雷达控制状态并重新训练和建立杂波图。

2、一种有效的雷达目标个数统计方法；通过雷达回波“头+尾”的组合形式，能够统计出当前雷达扫描周期的目标个数，同时统计出多个扫描周期后雷达目标个数的平稳值。

3、通过当前雷达扫描周期目标个数的统计值与多个雷达扫描周期后雷达目标个数的平稳值相比较，从而判断出雷达回波信号是否发生突变。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是实施例流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种基于杂波图的雷达数据处理方法，包括以下步骤：

步骤1：雷达终端训练和建立杂波图：

步骤1包括：

（11）利用存储设备SRAM存储整幅杂波图，杂波图存储的地址按照方位加距离的格式进行存储，将整个雷达方位360度平分为N等份，将采样的距离单元平分为M等份，N>0，M>0；

（12）将杂波图中存储的地图数据OldMap的

和当前雷达回波幅度CurrentAmp的

相加得到新地图数据NewMap，将新地图数据NewMap作为当前方位和距离单元的雷达信号的门限值即杂波图检测单元门限值NewMap存入存储设备，并作为下一个雷达扫描周期的地图数据OldMap，1<k<255，k为杂波图更新系数，采用以下公式建立杂波图：

$\mathrm{NewMap}=(1-\frac{1}{k})\&times;\mathrm{OldMap}+\frac{1}{k}\&times;\mathrm{CurrentAmp}$ 公式（1）。

步骤2：杂波图建立完成后，更新杂波图：

步骤2包括：

（21）如果杂波图内的雷达回波幅度超出当前所对应杂波图检测单元门限值NewMap，则设置雷达回波对应检测单元的冻结系数为a，a>0，杂波图停止更新；

（22）如果没有超出当前所对应杂波图检测单元门限值NewMap，则查看当前检测单元所对应的冻结系数是否为0；如果不为0，则杂波图停止更新，同时将冻结系数减1，如果为0，则继续按照公式（1）继续进行更新杂波图。

步骤3：统计当前雷达扫描周期内目标个数；

步骤3包括：

如果雷达回波幅度大于杂波图检测单元门限值NewMap，则判定目标存在，对应标记为1；如果雷达回波幅度小于杂波图检测单元门限值NewMap，则判定目标不存在，对应标记为0；如果一个目标对应标记为001，则判定为存在目标轮廓的头，如果一个目标对应标记为100，则判定目标轮廓的尾，一个完整的目标同时包括目标轮廓的头和尾，同时目标统计个数CurrentSignal加1，否则目标统计个数保持不变。

步骤4：统计出多个雷达扫描周期后目标个数的平稳值；

本发明步骤4包括：将当前雷达扫描周期的统计值CurrentSignal的

和原有目标个数平稳值OldStatistic的

倍相加，得到更新后的目标统计个数平稳值NewStatistic，α表示目标个数平稳值的更新速度，α>1，更新公式为：

$\mathrm{NewStatistic}=(1-\frac{1}{\mathrm{\&alpha;}})\&times;\mathrm{OldStatistic}+\frac{1}{\mathrm{\&alpha;}}\&times;\mathrm{CurrentSignal}$ 公式（2）。

步骤5：根据雷达回波信号是否发生突变重新建立杂波图或者更新杂波图。

步骤5包括：

如果满足公式CurrentSignal>β×NewStatistic，β>1，β表示雷达回波突变系数，则判断雷达回波信号发生突变，放弃当前建立完成并且正在更新的杂波图，返回步骤1，重新建立杂波图；

如果CurrentSignal＜β×NewStatistic，则返回步骤2。

实施例1

在杂波图训练和建立的过程中雷达发射机突然关闭的情况：

1、利用存储设备SRAM存储整幅杂波图，杂波图存储单元的地址就按照方位+距离的格式来进行存储，将整个雷达方位360度平分为4096等份，将采样的距离单元平分为1024等份；

2、将杂波图中所存储数据OldMap的

和当前雷达回波幅度CurrentAmp的

相加得到NewMap作为当前方位和距离单元上雷达信号的门限存入SRAM中。

3、如果杂波图建立过程中雷达发射机关闭，那么当前雷达回波幅度CurrentAmp即为0，按照公式1进行更新后的NewMap也为0，也就是说最终杂波图中存储的门限值大部分都为0；

4、杂波图建立完成后，雷达发射机重新开启，此时判断当前雷达回波幅度是否超出所对应杂波图检测单元中的门限值，如果大于其杂波图检测门限，就设定其冻结系数为16,同时停止相对应检测单元的更新。由于建立杂波图时发射机突然关闭，整个杂波图中存储的门限值大都为0，那么当前雷达回波幅度大于所对应杂波图检测单元中的门限值，因此杂波图中相对应的检测单元处于“冻结”（停止更新）状态，杂波图中存储的门限值保持不变。

5、由于杂波图检测单元中的门限值大多为0，因此大部分的雷达回波都会被放出，造成虚警概率的提高。

6、统计当前雷达扫描周期目标个数，如果雷达回波幅度大于杂波图门限，就认为目标存在，用“1”来表示目标存在。由于大部分雷达回波都会被放出，因此当前扫描周期的雷达目标个数将会很多。

7、统计出多个雷达扫描周期后目标个数的平稳值：由于雷达目标个数的平稳值是多个雷达扫描周期目标个数的平均值，因此当前雷达扫描周期的目标个数一定远大于其雷达目标个数的平稳值，此时认定雷达回波状态发生了突变，需要杂波图重新进行建立。而此时雷达发射机处于正常开启状态，再次建立的杂波图能够满足实际工作环境的需要。

实施例2

杂波图更新过程中灵敏度时间控制电路（STC）发生改变：

1.利用存储设备SRAM存储整幅杂波图，杂波图存储单元的地址就按照方位+距离的格式来进行存储，将整个雷达方位360度平分为4096等份，将采样的距离单元平分为1024等份；

2.将杂波图中所存储数据OldMap的

和当前雷达回波幅度CurrentAmp的相加得到NewMap作为当前方位和距离单元上雷达信号的门限存入SRAM中。

3.杂波图建立完成后，此时判断当前雷达回波幅度是否超出所对应杂波图检测单元中的门限值，如果大于其杂波图检测门限，就设定其冻结系数为16,同时停止相对应检测单元的更新。如果不大于其杂波图检测门限，则判断冻结系数是否为0，如果冻结系数不为0，杂波图停止更新，同时冻结系数减1，如果为0，则杂波图按照公式（1）继续进行更新。

4.杂波图更新过程中，如果雷达信号处理单元中的灵敏度时间控制电路（STC）发生了改变，则原来相对应检测单元中的雷达回波幅度有可能变大，而已经建立起来的杂波图中存储的检测门限可能比较低，这样雷达回波幅度和杂波图中的门限值相比较后就会放出原本不会放出的雷达回波，从而引起虚警概率的提高。

5.统计当前雷达扫描周期目标个数，如果雷达回波幅度大于杂波图门限，就认为目标存在，用“1”来表示目标存在。由于原本没有被放出的雷达视频将会被放出，因此当前扫描周期的雷达目标个数将会突然变大。

6.统计出多个雷达扫描周期后目标个数的平稳值：由于雷达目标个数的平稳值是多个雷达扫描周期目标个数的平均值，而由于STC曲线的变化造成了当前雷达扫描周期目标个数的增多，因此当前雷达扫描周期的目标个数一定远大于其雷达目标个数的平稳值，此时则认定雷达回波状态发生了突变，需要杂波图重新进行建立。而此时STC曲线不再发生变化，再次建立的杂波图能够满足实际工作环境的需要。

实施例3

天气发生变化，由晴天变为雨天：

1.利用存储设备SRAM存储整幅杂波图，杂波图存储单元的地址就按照方位+距离的格式来进行存储，将整个雷达方位360度平分为4096等份，将采样的距离单元平分为1024等份；

2.将杂波图中所存储数据OldMap的

和当前雷达回波幅度CurrentAmp的

相加得到NewMap作为当前方位和距离单元上雷达信号的门限存入SRAM中。

3.杂波图建立完成后，此时判断当前雷达回波幅度是否超出所对应杂波图检测单元中的门限值，如果大于其杂波图检测门限，就设定其冻结系数为16,同时停止相对应检测单元的更新。如果不大于其杂波图检测门限，则判断冻结系数是否为0，如果冻结系数不为0，杂波图停止更新，同时冻结系数减1，如果为0，则杂波图按照公式（1）继续进行更新。

4.杂波图更新过程中，如果天气状况发生了改变由晴天变为了雨天，那么大量雨滴的回波就会被雷达接收，而已经建立起来的杂波图并不适应雨天这种天气环境，雨滴的回波幅度会大于杂波图相对应检测单元的门限值，从而造成虚警概率的提高。

5.统计当前雷达扫描周期目标个数，如果雷达回波幅度大于杂波图门限，就认为目标存在，用“1”来表示目标存在。由于天气变为雨天，雨滴的回波会被雷达接收机接收进来，因此当前扫描周期的雷达目标个数将会突然增大。

6.统计出多个雷达扫描周期后目标个数的平稳值：由于雷达目标个数的平稳值是多个雷达扫描周期目标个数的平均值，天气的变化引起当前雷达扫描周期目标个数的增多，因此当前雷达扫描周期的目标个数一定远大于其雷达目标个数的平稳值，此时则认定雷达回波状态发生了突变，需要杂波图重新进行建立。而此时天气状况已经稳定，再次建立的杂波图能够满足实际工作环境的需要。

本发明提供了一种基于杂波图的雷达数据处理方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种基于杂波图的雷达数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：雷达终端训练和建立杂波图；

步骤2：杂波图建立完成后，更新杂波图；

步骤3：统计当前雷达扫描周期内目标个数；

步骤4：统计出多个雷达扫描周期后目标个数的平稳值；

步骤5：根据雷达回波信号是否发生突变重新建立杂波图或者更新杂波图。

2.根据权利要求1所述的一种基于杂波图的雷达数据处理方法，其特征在于，利用存储设备存储整幅杂波图。

3.根据权利要求1所述的一种基于杂波图的雷达数据处理方法，其特征在于，步骤1包括：

（11）利用存储设备SRAM存储整幅杂波图，杂波图存储的地址按照方位加距离的格式进行存储，将整个雷达方位360度平分为N等份，将采样的距离单元平分为M等份，N>0，M>0；

（12）将杂波图中存储的地图数据OldMap的和当前雷达回波幅度CurrentAmp的

相加得到新地图数据NewMap，将新地图数据NewMap作为当前方位和距离单元的雷达信号的门限值即杂波图检测单元门限值NewMap存入存储设备，并作为下一个雷达扫描周期的地图数据OldMap，1<k<255，k为杂波图更新系数，采用以下公式建立杂波图：

$\mathrm{NewMap}=(1-\frac{1}{k})\&times;\mathrm{OldMap}+\frac{1}{k}\&times;\mathrm{CurrentAmp}$ 公式（1）。

4.根据权利要求3所述的一种基于杂波图的雷达数据处理方法，其特征在于，步骤2包括：

（21）如果杂波图内的雷达回波幅度超出当前所对应杂波图检测单元门限值NewMap，则设置雷达回波对应检测单元的冻结系数为a，a>0，杂波图停止更新；

（22）如果没有超出当前所对应杂波图检测单元门限值NewMap，则查看当前检测单元所对应的冻结系数是否为0；如果不为0，则杂波图停止更新，同时将冻结系数减1，如果为0，则继续按照公式（1）继续进行更新杂波图。

5.根据权利要求4所述的一种基于杂波图的雷达数据处理方法，其特征在于，步骤3包括：

如果雷达回波幅度大于杂波图检测单元门限值NewMap，则判定目标存在，对应标记为1；如果雷达回波幅度小于杂波图检测单元门限值NewMap，则判定目标不存在，对应标记为0；如果一个目标对应标记为001，则判定为存在目标轮廓的头，如果一个目标对应标记为100，则判定目标轮廓的尾，一个完整的目标同时包括目标轮廓的头和尾，同时目标统计个数CurrentSignal加1，否则目标统计个数保持不变。

6.根据权利要求5所述的一种基于杂波图的雷达数据处理方法，其特征在于，步骤4包括：将当前雷达扫描周期的统计值CurrentSignal的和原有目标个数平稳值OldStatistic的

倍相加，得到更新后的目标统计个数平稳值NewStatistic，α表示目标个数平稳值的更新速度，α>1，更新公式为：

$\mathrm{NewStatistic}=(1-\frac{1}{\mathrm{\&alpha;}})\&times;\mathrm{OldStatistic}+\frac{1}{\mathrm{\&alpha;}}\&times;\mathrm{CurrentSignal}$ 公式（2）。

7.根据权利要求6所述的一种基于杂波图的雷达数据处理方法，其特征在于，步骤5包括：

如果满足公式CurrentSignal>β×NewStatistic，β>1，β表示雷达回波突变系数，则判断雷达回波信号发生突变，放弃当前建立完成并且正在更新的杂波图，返回步骤1，重新建立杂波图；

如果CurrentSignal＜β×NewStatistic，则返回步骤2。

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