CN106597556A - 一种机场跑道异物检测系统背景对消的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机场跑道异物检测系统背景对消的方法，包括：S1、利用空背景的频域回波信号的采样数据对目标的频域回波信号的采样数据进行背景对消，得到背景对消后的数据；S2、利用不同的时间窗对背景对消后的数据进行加窗滤波处理，得到目标的时域回波数据。本发明可有效地抑制机场跑道异物检测系统中的背景噪声。

Description

一种机场跑道异物检测系统背景对消的方法

技术领域

本发明涉及机场跑道异物检测系统。更具体地，涉及一种机场跑道异物检测系统背景对消的方法。

背景技术

由于机场跑道异物检测系统探测距离相对较远，目标的回波幅度往往十分微弱，在进行目标检测时，一方面需要提高雷达探测系统的灵敏度，另一方面需要背景噪声足够低，才能准确有效地提取出目标回波的真实信息。背景噪声通常是指除目标回波以外所有进入雷达接收机的外来干扰信号，例如，检测系统支架和地面等杂波散射信号。因此，有效地抑制背景噪声是机场跑道异物检测系统的关键技术。

目前，宽带毫米波线性调频连续波雷达的噪声抑制的方法主要是包括线性处理方法和非线性处理方法。线性处理方法包括线性滤波器和各种均值滤波器，该方法的优点是易于设计及工程实现，实时性强。非线性处理方法主要是基于信号统计特性，例如，主分量分析(PCA)、小波变换(WAVELET)等，该方法对特定的环境中噪声抑制非常有效，但是，该方法的计算量较大，很难保证系统的实时性。机场跑道异物检测系统要求能够实时检测机场跑道存在的碎片，非线性处理的噪声抑制方法很难满足实际需求。频域背景对消噪声抑制方法尤其适用于静止目标，而随着机场跑道异物检测系统转台转动以及外部测试环境发生变化，该方法不能有效地对消背景噪声；时域门技术是一种对频域采样数据进行逆傅立叶变换后时域加窗的信号处理方法，该方法对测试范围以外的杂波干扰抑制效果非常好，但是，对成像区域内的杂波干扰无能为力。

因此，需要提供一种针对机场跑道目标回波信号的特点，结合频域背景对消技术和时域加窗技术的优势，能够有效地抑制机场跑道异物检测系统中的背景噪声、提高检测系统的动态范围的机场跑道异物检测系统背景对消的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机场跑道异物检测系统背景对消的方法，以实现有效抑制目标回波信号中的杂波干扰，提高机场跑道异物检测系统的动态范围，保证机场跑道异物检测系统对小目标的检测能力。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种机场跑道异物检测系统背景对消的方法，包括如下步骤：

S1、利用空背景的频域回波信号的采样数据对目标的频域回波信号的采样数据进行背景对消，得到背景对消后的数据；

S2、利用不同的时间窗对背景对消后的数据进行加窗滤波处理，得到目标的时域回波数据，完成干扰杂波信号的抑制。

优选地，所述背景对消后的数据为：

其中，为空背景频域回波信号的采样数据；为目标的频域回波信号的采样数据；ω_i为回波信号频率方向的第i个采样点的频率，为回波信号角度方向第k个采样点的角度。

优选地，步骤S2的具体过程为：

S2.1、定义时间窗函数：

其中，c为光速；l₂、l₁分别表示在角度下，机场跑道异物检测系统发射检测信号的检测点与发射信号指向轴心和跑道两侧的两个交点之间的距离，通过角度指定成像区域的范围计算的计算公式为：

其中，A为机场跑道异物检测系统的检测点间距，B为跑道宽度，C为检测点距离跑道的直线距离，在角度下，时间窗的范围为[l₂/c,l₁/c]；

S2.2、利用时间窗函数对背景对消后的数据进行加窗滤波处理，得到目标的时域回波数据

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案结合了频域背景对消技术和时域加窗技术的优势，有效地抑制了机场跑道异物检测系统中的背景噪声，具体来说是目标回波信号中的杂波干扰。本发明所述技术方案提高了机场跑道异物检测系统的动态范围，保证了机场跑道异物检测系统对小目标的检测能力。且本发明所述技术方案计算量小，实时性强，适合工程实现。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出机场跑道异物检测系统背景对消的方法的流程图。

图2示出机场跑道异物检测系统时间范围示意图。

附图标号：1、机场跑道异物检测系统的检测点；2、机场跑道；3、指定成像区域范围。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明公开的一种机场跑道异物检测系统背景对消的方法，包括如下步骤：

S1、利用空背景的频域回波信号的采样数据对目标的频域回波信号的采样数据进行背景对消，得到背景对消后的数据；

S2、利用不同的时间窗对背景对消后的数据进行加窗滤波处理，得到目标的时域回波数据，完成干扰杂波信号的抑制。

本方案中，背景对消后的数据为：

其中，为空背景频域回波信号的采样数据，即定义机场跑道异物检测系统在空背景，机场跑道上没有异物的条件下的频域回波信号的采样数据；为目标的频域回波信号的采样数据；ω_i为回波信号频率方向的第i个采样点的频率，为回波信号角度方向第k个采样点的角度。

本方案中，步骤S2的具体过程为：

S2.1、定义时间窗函数：

其中，c为光速；l₂、l₁分别表示在角度下，机场跑道异物检测系统发射检测信号的检测点与发射信号指向轴心和跑道两侧的两个交点之间的距离，通过角度指定成像区域的范围，可以由下式计算得到：

其中，A为机场跑道异物检测系统的检测点间距，B为跑道宽度，C为检测点距离跑道的直线距离，在角度下，时间窗的范围为[l₂/c,l₁/c]；

S2.2、利用时间窗函数对背景对消后的数据进行加窗滤波处理，得到目标的时域回波数据

下面代入具体的机场跑道和机场跑道异物检测系统对本方案中的步骤S2.1作进一步说明：如图2所示，机场跑道异物检测系统的检测点1之间的间距A为60米，机场跑道2的宽度B为45米，机场跑道异物检测系统的检测点1距离机场跑道2的直线距离为10米，机场跑道异物检测系统的检测点1在机场跑道2的两侧均匀交错分布，则时间窗函数中，在角度下，时间窗的范围为[l₂/c,l₁/c]，机场跑道异物检测系统发射检测信号的检测点与发射信号指向轴心和跑道两侧的两个交点之间的距离l₂、l₁通过角度指定成像区域的范围3的计算公式为：

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种机场跑道异物检测系统背景对消的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、利用空背景的频域回波信号的采样数据对目标的频域回波信号的采样数据进行背景对消，得到背景对消后的数据；

S2、利用不同的时间窗对背景对消后的数据进行加窗滤波处理，得到目标的时域回波数据。

2.根据权利要求1所述的机场跑道异物检测系统背景对消的方法，其特征在于，所述背景对消后的数据为：

其中，为空背景频域回波信号的采样数据；为目标的频域回波信号的采样数据；ω_i为回波信号频率方向的第i个采样点的频率，为回波信号角度方向第k个采样点的角度。

3.根据权利要求2所述的机场跑道异物检测系统背景对消的方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：

S2.1、定义时间窗函数：

其中，c为光速；l₂、l₁分别表示在角度下，机场跑道异物检测系统发射检测信号的检测点与发射信号指向轴心和跑道两侧的两个交点之间的距离，通过角度指定成像区域的范围计算的计算公式为：

其中，A为机场跑道异物检测系统的检测点间距，B为跑道宽度，C为检测点距离跑道的直线距离，在角度下，时间窗的范围为[l₂/c,l₁/c]；

S2.2、利用时间窗函数对背景对消后的数据进行加窗滤波处理，得到目标的时域回波数据