CN109270501B - 一种用于全固态vts雷达的海杂波抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，包括：对雷达回波信号进行海杂波抑制预处理；利用雷达数据处理控制参数对海杂波抑制预处理后的雷达回波信号进行数据处理，得到海杂波的样本数据；对海杂波的样本数据进行数据映射处理，得到海杂波数据；利用海杂波数据对海杂波抑制预处理后的雷达回波信号进行海杂波抑制处理；对海杂波抑制处理后的雷达回波信号进行帧间积累判读，得到海杂波抑制处理后的目标回波信息。本发明解决了目标信号检测的精度低的问题，提高了目标参数判断的精度，降低了海杂波误判为目标的风险，为后续的目标提取提供了可靠的数据基础。

Description

一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法

技术领域

本发明涉及全固态VTS雷达的海杂波抑制技术领域，尤其是一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法。

背景技术

VTS雷达是船舶交通管理服务的信息感知设备，VTS雷达的基本任务包括：1、感知船舶目标的位置和运动数据；2、感知浮标、灯塔或其他固定目标的位置数据；3、感知预先船舶SART信号。但海杂波得存在严重影响着全固态VTS雷达对海检测的性能，故提高全固态VTS雷达的海杂波抑制性能，对全固态VTS雷达系统的设计、雷达信号处理和雷达检测海面目标均有重要的现实意义。

海杂波分布特性复杂，它同雷达的工作频率、天线波束宽度、脉冲宽度，风向风速、海底地形地貌等多种因素有关，很难用单一模型描述，需要根据实地假设情况和雷达的性能，以及通过人工辅助来进行海杂波分布模型的判断。

传统的海杂波抑制方法，对雷达附近的一般为3海里的海杂波抑制的同时，会导致目标信号幅度的衰减，降低了目标信号检测的精度，在强海杂波的情况下，通过海杂波抑制处理后，导致弱小目标误判为海杂波，或海杂波误判为目标。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，解决了目标信号检测的精度低的问题，提高了目标参数判断的精度，降低了海杂波误判为目标的风险，为后续的目标提取提供了可靠的数据基础。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，包括以下步骤：

S1，分别获取雷达数据处理控制参数和雷达回波信号；

S2，对雷达回波信号进行海杂波抑制预处理，得到海杂波抑制预处理后的雷达回波信号；

S3，利用雷达数据处理控制参数对海杂波抑制预处理后的雷达回波信号进行数据处理，得到海杂波的样本数据；

S4，对海杂波的样本数据进行数据映射处理，得到数据映射处理后的海杂波数据；

S5，利用数据映射处理后的海杂波数据对海杂波抑制预处理后的雷达回波信号进行海杂波抑制处理，得到海杂波抑制处理后的雷达回波信号；

S6，对海杂波抑制处理后的雷达回波信号进行帧间积累判读，得到海杂波抑制处理后的目标回波信息。

步骤S1中，所述雷达回波信号为受海杂波所影响的雷达回波信号；所述雷达回波信号包括：雷达回波信号的扫描信息即位置信息、雷达回波信号的幅度值；

所述雷达回波信号的扫描信息包括：雷达回波信号的扫描线号n、雷达回波信号在扫描线上所处的距离单元号m；其中，n＝1，2，3…N，m＝1，2，3…M；N表示雷达扫描一圈即一帧中的总扫描线数；M表示海杂波在扫描线上所占的距离单元数，M＝M′(D/D′)，M′为雷达在扫描线上的总距离单元数，D为能影响雷达回波信号的海杂波与雷达之间的最远距离，D′为雷达所探测的最远距离；

扫描线号为n、距离单元号为m即位置信息为(n,m)的雷达回波信号的幅度值x(n,m)由三部分构成，分别为该位置上的目标信号的幅度值s(n,m)、该位置上的海杂波信号的幅度值c(n,m)、该位置上的噪声信号的幅度值noise(n,m)，即x(n,m)＝s(n,m)+c(n,m)+noise(n,m)；

步骤S1中，雷达数据处理控制参数为用户通过显控终端所设置的参数，包括：海杂波分布模型、能影响雷达回波信号的海杂波与雷达之间的最远距离D、数据处理过程中所需的扫描线个数N′，以及海杂波抑制处理参数α、β；其中，α表示二值化阈值，β表示重新估计阈值。

步骤S2中，所述海杂波抑制预处理，包括以下步骤：

S21，对雷达回波信号的幅度值x(n,m)进行噪声信号抑制处理，得到噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

所述噪声信号抑制处理为利用多帧积累平均法以提高雷达回波信号的信噪比SNR；N1表示噪声信号抑制处理所积累的帧数，且雷达回波信号的信噪比SNR的所提高倍数值等于N1；3≤N1≤8；

所述噪声信号抑制处理的具体方式如下所示：

其中，

表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值，y≥N1；s_y(n,m)表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的目标信号的幅度值；c_i(n,m)表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的海杂波信号幅度值；noise_i(n,m)表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的噪声信号幅度值；

以此类推，采用滑窗处理的方式依次对第N1帧及第N1帧以后的每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的雷达回波信号的幅度值进行噪声信号抑制处理，且将第1帧至第N1-1帧的雷达回波信号的幅度值直接视为噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值。

S22，对噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

进行海杂波信号门限检测，通过海杂波的信号门限检测的雷达回波信号即为海杂波抑制预处理后的雷达回波信号；

所述海杂波信号门限检测具体包括以下步骤：

S221，根据噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

并利用多帧积累平均法计算海杂波信号门限检测的参考阈值X(n,m)；

所述海杂波信号门限检测的参考阈值的具体计算方式如下所示：

其中，X_y(n,m)表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的海杂波信号门限检测的参考阈值，y≥N2；N2表示计算海杂波信号门限检测的参考阈值所积累的帧数，6≤N2≤20；

表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值；

以此类推，采用滑窗处理的方式依次计算第N2帧及第N2帧以后的每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的海杂波信号门限检测的参考阈值X(n,m)，且将第1帧至第N2-1帧的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值直接视为海杂波信号门限检测的参考阈值；

S222，根据噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

并利用邻近单元平均的方式依次计算海杂波信号门限检测的估算门限值

其中，第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的海杂波信号门限检测的估算门限值

具体计算方式如下所示：

将第y帧的第n条扫描线上的第m个距离单元作为待计算单元，在同一帧内的同一条扫描线上，将与该待计算单元左右邻近的A个距离单元作为参考单元，10≤A≤20，将此A个参考单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值的平均值作为该待计算单元的海杂波信号门限检测的估算门限值

以此类推，依次计算出每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的海杂波信号门限检测的估算门限值；

S223，利用海杂波信号门限检测的估算门限值

和参考阈值X(n,m)对噪声信号抑制处理后的雷达回波信号进行海杂波信号门限检测；

其中，首先对第n条扫描线上的第m个距离单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

进行判断，判断

是否成立，若成立，则判定该噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

为疑似海杂波；

再对疑似海杂波

进行判断，判断

是否成立，若成立，则判定该疑似海杂波

为海杂波，并删除该海杂波的数据，即删除第x帧的第n条扫描线上的第m个距离单元的雷达回波信号；

即当第n条扫描线上的第m个距离单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

既不满足

又不满足

时，则保留该海杂波的数据；得到海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，且海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值为经噪声信号抑制处理后的幅度值。

步骤S3中，所述数据处理的具体方式如下所示：在第m个距离单元上抽取出第1个扫描线至第N′个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，对第m个距离单元上的第1个扫描线至第N′个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值求平均，得到第m个距离单元的海杂波的样本数据C(m)。

步骤S4中，利用雷达数据处理控制参数中的海杂波分布模型对海杂波的样本数据C(m)进行数据映射处理，得到数据映射处理后的海杂波数据D(m)；

所述数据映射处理的具体方式为，先将海杂波的样本数据C(m)作为自变量，通过海杂分布模型进行函数运算，得到中间数据B(m)，再对中间数据B(m)进行数据映射处理得到数据映射处理后的海杂波数据D(m)，所述数据映射处理的计算方式如下所示：

步骤S5中，所述海杂波抑制处理，包括以下步骤：

S51，计算海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)，计算方式为，

S52，对海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)进行二值化阈值处理，即判断海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)是否大于阈值T，得到二值化阈值处理后的雷达回波信号的幅度值Re(n,m)；

其中，阈值T＝AD_min+1/3(AD_max-AD_min)；AD_max为一条扫描线上的所有距离单元上的雷达回波信号的幅度值中的最大值，AD_min为该同一条扫描线上的所有距离单元上的雷达回波信号的幅度值中的最小值。

步骤S5中，所述二值化阈值α为利用恒虚警概率P_f来取值，所述恒虚警概率P_f的计算方式为：

α＝P_fSNR

其中，SNR表示雷达回波信号的信噪比。

步骤S5中，实时对海杂波的样本数据C(m)进行校验，得到样本校验数据C′(m)，并自适应的判断是否更新海杂波的样本数据C(m)和海杂波数据D(m)；具体方式如下所示：

在第m个距离单元上抽取出第N′+1个扫描线至第N个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，对第m个距离单元上的第N′+1个扫描线至第N个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值求平均，得到第m个距离单元的样本校验数据C′(m)；

利用样本校验数据C′(m)和海杂波的样本数据C(m)进行阈值判断，判断是否满足

若上式成立，则不需要更新海杂波的样本数据C(m)；若上式不成立，则需要更新海杂波的样本数据C(m)，且将海杂波的样本数据C(m)直接更新为样本校验数据C′(m)，并对更新后的海杂波的样本数据即C′(m)进行数据映射处理，得到更新后的海杂波数据D′(m)；

在雷达扫描的下一圈中，利用更新后的海杂波数据D′(m)进行海杂波抑制处理。

步骤S6中，所述帧间累积判断为：若同一个扫描位置上存在相邻的两帧的雷达回波信号的二值化阈值处理后的幅度值Re(n,m)均为大于0，则此相邻的两帧的雷达回波信号均为目标的回波信号，即为目标回波信息。

本发明的优点在于：

(1)本发明提高了目标参数判断的精度，降低了海杂波误判为目标的风险，为后续的目标提取提供了可靠的数据基础。

(2)本发明对雷达回波信号进行噪声信号抑制处理，提高了雷达回波信号的信噪比，降低了噪声信号对海杂波的影响，为后续的海杂波抑制处理提供较好的数据基础。

(3)本发明通过双重判断对海杂波进行抑制预处理，保障了强海杂波对弱小目标的检测影响，降低了弱小目标被当作海杂波的可能性。

(4)本发明对实时探测的雷达回波信号抽取部分以实时对海杂波的样本数据进行校验，自适应的调整海杂波的样本数据和海杂波数据，特性降低了海杂波对真实目标检测的影响，提高了用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法的稳定性和鲁棒性，提高了海杂波抑制处理所需的海杂波的样本数据的可靠性，提高了海杂波抑制的精度。

(5)本发明的帧间累积判断处理提高了目标检测的准确性，降低了将海杂波数据识别为目标数据的风险，为后续的点迹处理提高了数据质量。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为VTS雷达扫描的一帧原始数据。

图3为利用本发明进行海杂波抑制后的结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1所示，一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，包括以下步骤：

S1，分别获取雷达数据处理控制参数和雷达回波信号；

S2，对雷达回波信号进行海杂波抑制预处理，得到海杂波抑制预处理后的雷达回波信号；

S3，利用雷达数据处理控制参数对海杂波抑制预处理后的雷达回波信号进行数据处理，得到海杂波的样本数据；

S4，对海杂波的样本数据进行数据映射处理，得到数据映射处理后的海杂波数据；

S5，利用海杂波数据对海杂波抑制预处理后的雷达回波信号进行海杂波抑制处理，得到海杂波抑制处理后的雷达回波信号；

S6，对海杂波抑制处理后的雷达回波信号进行帧间积累判读，得到海杂波抑制处理后的目标回波信息。

步骤S1中，所述雷达回波信号为受海杂波所影响的雷达回波信号；本实施例中，全固态VTS雷达的探测距离可量化为7000个距离单元，每个距离单元的长度为7米，全固态VTS雷达扫描一圈即一帧中的总扫描线数为1024，由于能影响雷达回波信号的海杂波与雷达之间的最远距离，一般为3海里，故受海杂波所影响的雷达回波信号仅为与雷达相距3海里以内的雷达回波信号，即前800个距离单元上的雷达回波信号；

所述雷达回波信号包括：雷达回波信号的扫描信息即位置信息、雷达回波信号的幅度值；

所述雷达回波信号的扫描信息即位置信息包括：雷达回波信号的扫描线号n、雷达回波信号在扫描线上所处的距离单元号m；其中，n＝1，2，3…1024，m＝1，2，3…800；N表示雷达扫描一圈即一帧中的总扫描线数；M表示海杂波在扫描线上所占的距离单元数，M＝M′(D/D′)，M′为雷达在扫描线上的总距离单元数，D为能影响雷达回波信号的海杂波与雷达之间的最远距离，D′为雷达所探测的最远距离；

扫描线号为n、距离单元号为m即位置信息为(n,m)的雷达回波信号的幅度值x(n,m)由三部分构成，分别为该位置上的目标信号的幅度值s(n,m)、该位置上的海杂波信号的幅度值c(n,m)、该位置上的噪声信号的幅度值noise(n,m)，即x(n,m)＝s(n,m)+c(n,m)+noise(n,m)；

步骤S1中，雷达数据处理控制参数为用户通过显控终端所设置的参数，包括：海杂波分布模型、能影响雷达回波信号的海杂波与雷达之间的最远距离D、数据处理过程中所需的扫描线个数N′，以及海杂波抑制处理参数α、β；其中，α表示二值化阈值，β表示重新估计阈值；本实施例中，D为为3海里；海杂波分布模型包括：瑞利分布、对数正态分布、K分布、韦布尔分布；用户根据架设场地和实地的海清海况选择海杂波分布模型，本实施例中，所用的海杂波分布模型模型为对数正态分布。

步骤S2中，所述海杂波抑制预处理，包括以下步骤：

S21，对雷达回波信号的幅度值x(n,m)进行噪声信号抑制处理，得到噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

所述噪声信号抑制处理为利用多帧积累平均法以提高雷达回波信号的信噪比SNR，N1表示噪声信号抑制处理所积累的帧数，且雷达回波信号的信噪比SNR提高的倍数值等于N1；，3≤N1≤8；本实施例中，N1＝3；

所述噪声信号抑制处理的具体方式如下所示：

其中，

表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值，y≥N1；s_y(n,m)表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的目标信号的幅度值；c_i(n,m)表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的海杂波信号幅度值；noise_i(n,m)表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的噪声信号幅度值；

以此类推，采用滑窗处理的方式依次对第N1帧及第N1帧以后的每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的雷达回波信号的幅度值进行噪声信号抑制处理，且将第1帧至第N1-1帧的雷达回波信号的幅度值直接视为噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值。

经由噪声信号抑制处理后的雷达回波信号，提高了雷达回波信号的信噪比，降低了噪声信号对海杂波的影响，为后续的海杂波抑制处理提供较好的数据基础。

S22，对噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

进行海杂波信号门限检测，通过海杂波的信号门限检测的雷达回波信号即为海杂波抑制预处理后的雷达回波信号；

所述海杂波信号门限检测具体包括以下步骤：

S221，根据噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

并利用多帧积累平均法计算海杂波信号门限检测的参考阈值X(n,m)；

所述海杂波信号门限检测的参考阈值的具体计算方式如下所示：

其中，X_y(n,m)表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的海杂波信号门限检测的参考阈值，y≥N2；N2表示计算海杂波信号门限检测的参考阈值所积累的帧数，6≤N2≤20；本实施例中，N2＝8；

表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值；

以此类推，采用滑窗处理的方式依次计算第N2帧及第N2帧以后的每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的海杂波信号门限检测的参考阈值X(n,m)，且将第1帧至第N2-1帧的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值直接视为海杂波信号门限检测的参考阈值；

S222，根据噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

并利用邻近单元平均的方式依次计算海杂波信号门限检测的估算门限值

其中，第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的海杂波信号门限检测的估算门限值

具体计算方式如下所示：

将第y帧的第n条扫描线上的第m个距离单元作为待计算单元，在同一帧内的同一条扫描线上，将与该待计算单元左右邻近的A个距离单元作为参考单元，10≤A≤20，将此A个参考单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值的平均值作为该待计算单元的海杂波信号门限检测的估算门限值

以此类推，依次计算出每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的海杂波信号门限检测的估算门限值；

本实施例中，A为20，即选取与待计算单元左右邻近的20个距离单元作为参考单元，即待计算单元的左邻近和右邻近的各10个距离单元作为参考单元；若待计算单元为第1个距离单元至第9个距离单元或第A-9个距离单元至第A个距离单元中的任意一个距离单元时，即左邻近的距离单元或右邻近的距离单元不足10个距离单元时，则按照邻近距离单元的实际数量选取参考单元。

S223，利用海杂波信号门限检测的估算门限值

和参考阈值X(n,m)对噪声信号抑制处理后的雷达回波信号进行海杂波信号门限检测；

其中，首先对第n条扫描线上的第m个距离单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

进行判断，判断

是否成立，若成立，则判定该噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

为疑似海杂波；

再对疑似海杂波

进行判断，判断

是否成立，若成立，则判定该疑似海杂波

为海杂波，并删除该海杂波的数据，即删除第x帧的第n条扫描线上的第m个距离单元的雷达回波信号；

即当第n条扫描线上的第m个距离单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

既不满足

又不满足

则保留该海杂波的数据；得到海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，且海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值为经噪声信号抑制处理后的幅度值。

通过双重判断对海杂波进行抑制预处理，保障了强海杂波对弱小目标的检测影响，降低了弱小目标被当作海杂波的可能性。

步骤S3中，所述数据处理的具体方式如下所示：在第m个距离单元上抽取出第1个扫描线至第N′个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，对第m个距离单元上的第1个扫描线至第N′个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值求平均，得到第m个距离单元的海杂波的样本数据C(m)。

步骤S4中，利用雷达数据处理控制参数中的海杂波分布模型对海杂波的样本数据C(m)进行数据映射处理，得到数据映射处理后的海杂波数据D(m)；

所述数据映射处理的具体方式为，先将海杂波的样本数据C(m)作为自变量，通过海杂分布模型进行函数运算，得到中间数据B(m)，再对中间数据B(m)进行数据映射处理得到数据映射处理后的海杂波数据D(m)，所述数据映射处理的计算方式如下所示：

步骤S5中，所述海杂波抑制处理，包括以下步骤：

S51，计算海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)，计算方式为，

S52，对海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)进行二值化阈值处理，即判断海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)是否大于阈值T，得到二值化阈值处理后的雷达回波信号的幅度值Re(n,m)；

其中，阈值T＝AD_min+1/3(AD_max-AD_min)；AD_max为一条扫描线上的所有距离单元上的雷达回波信号的幅度值中的最大值，AD_min为该同一条扫描线上的所有距离单元上的雷达回波信号的幅度值中的最小值。

所述二值化阈值α为利用恒虚警概率P_f来取值，所述恒虚警概率P_f的计算方式为：

α＝P_fSNR

其中，SNR表示雷达回波信号的信噪比。

实时对海杂波的样本数据C(m)进行校验，得到样本校验数据C′(m)，并自适应的判断是否更新海杂波的样本数据C(m)和海杂波数据D(m)；具体方式如下所示：

在第m个距离单元上抽取出第N′+1个扫描线至第N个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，对第m个距离单元上的第N′+1个扫描线至第N个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值求平均，得到第m个距离单元的样本校验数据C′(m)；

利用样本校验数据C′(m)和海杂波的样本数据C(m)进行阈值判断，判断是否满足

若上式成立，则不需要更新海杂波的样本数据C(m)；若上式不成立，则需要更新海杂波的样本数据C(m)，且将海杂波的样本数据C(m)直接更新为样本校验数据C′(m)，并对更新后的海杂波的样本数据即C′(m)进行数据映射处理，得到更新后的海杂波数据D′(m)；

对实时探测的雷达回波信号抽取部分以实时对海杂波的样本数据进行校验，自适应的调整海杂波的样本数据和海杂波数据，降低了海杂波对真实目标检测的影响，提高海杂波抑制处理所需的海杂波的样本数据的可靠性。

在雷达扫描的下一圈中，利用更新后的海杂波数据D′(m)进行海杂波抑制处理；

本实施例中，β为1/2。

步骤S6中，所述帧间累积判断为：若同一个扫描位置上存在相邻的两帧的雷达回波信号的二值化阈值处理后的幅度值Re(n,m)均为大于0，则此相邻的两帧的雷达回波信号均为目标的回波信号，即为目标回波信息。

所述帧间累积判断处理提高了目标检测的准确性，降低了将海杂波数据识别为目标数据的风险，为后续的点迹处理提高了数据质量。

由图2和图3所示，本发明能够有效的抑制了雷达附近的的海杂波，滤除了雷达回波信号的海杂波，并保留了目标的回波信号，降低了海杂波误判为目标的风险，为后续的目标提取提供了可靠的数据基础。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，分别获取雷达数据处理控制参数和雷达回波信号；

S2，对雷达回波信号进行海杂波抑制预处理，得到海杂波抑制预处理后的雷达回波信号；

S3，利用雷达数据处理控制参数对海杂波抑制预处理后的雷达回波信号进行数据处理，得到海杂波的样本数据；

S4，对海杂波的样本数据进行数据映射处理，得到数据映射处理后的海杂波数据；

S5，利用数据映射处理后的海杂波数据对海杂波抑制预处理后的雷达回波信号进行海杂波抑制处理，得到海杂波抑制处理后的雷达回波信号；

S6，对海杂波抑制处理后的雷达回波信号进行帧间积累判读，得到海杂波抑制处理后的目标回波信息。

2.根据权利要求1所述的一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S1中，所述雷达回波信号为受海杂波所影响的雷达回波信号；所述雷达回波信号包括：雷达回波信号的扫描信息即位置信息、雷达回波信号的幅度值；

所述雷达回波信号的扫描信息包括：雷达回波信号的扫描线号n、雷达回波信号在扫描线上所处的距离单元号m；其中，n＝1，2，3…N，m＝1，2，3…M；N表示雷达扫描一圈即一帧中的总扫描线数；M表示海杂波在扫描线上所占的距离单元数，M＝M′(D/D′)，M′为雷达在扫描线上的总距离单元数，D为能影响雷达回波信号的海杂波与雷达之间的最远距离，D′为雷达所探测的最远距离；

扫描线号为n、距离单元号为m即位置信息为(n,m)的雷达回波信号的幅度值x(n,m)由三部分构成，分别为该位置上的目标信号的幅度值s(n,m)、该位置上的海杂波信号的幅度值c(n,m)、该位置上的噪声信号的幅度值noise(n,m)，即x(n,m)＝s(n,m)+c(n,m)+noise(n,m)；

步骤S1中，雷达数据处理控制参数为用户通过显控终端所设置的参数，包括：海杂波分布模型、能影响雷达回波信号的海杂波与雷达之间的最远距离D、数据处理过程中所需的扫描线个数N′，以及海杂波抑制处理参数α、β；其中，α表示二值化阈值，β表示重新估计阈值。

3.根据权利要求2所述的一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S2中，所述海杂波抑制预处理，包括以下步骤：

S21，对雷达回波信号的幅度值x(n,m)进行噪声信号抑制处理，得到噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

所述噪声信号抑制处理为利用多帧积累平均法以提高雷达回波信号的信噪比SNR；N1表示噪声信号抑制处理所积累的帧数，且雷达回波信号的信噪比SNR的所提高倍数值等于N1；3≤N1≤8；

所述噪声信号抑制处理的具体方式如下所示：

其中，

表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值，y≥N1；s_y(n,m)表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的目标信号的幅度值；c_i(n,m)表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的海杂波信号幅度值；noise_i(n,m)表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的雷达回波信号中的噪声信号幅度值；

以此类推，采用滑窗处理的方式依次对第N1帧及第N1帧以后的每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的雷达回波信号的幅度值进行噪声信号抑制处理，且将第1帧至第N1-1帧的雷达回波信号的幅度值直接视为噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值；

S22，对噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

进行海杂波信号门限检测，通过海杂波的信号门限检测的雷达回波信号即为海杂波抑制预处理后的雷达回波信号；

所述海杂波信号门限检测具体包括以下步骤：

S221，根据噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

并利用多帧积累平均法计算海杂波信号门限检测的参考阈值X(n,m)；

所述海杂波信号门限检测的参考阈值的具体计算方式如下所示：

其中，X_y(n,m)表示第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的海杂波信号门限检测的参考阈值，y≥N2；N2表示计算海杂波信号门限检测的参考阈值所积累的帧数，6≤N2≤20；

表示第i帧的扫描线号为n、距离单元号为m的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值；

以此类推，采用滑窗处理的方式依次计算第N2帧及第N2帧以后的每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的海杂波信号门限检测的参考阈值X(n,m)，且将第1帧至第N2-1帧的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值直接视为海杂波信号门限检测的参考阈值；

S222，根据噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值

并利用邻近单元平均的方式依次计算海杂波信号门限检测的估算门限值

其中，第y帧的扫描线号为n、距离单元号为m的海杂波信号门限检测的估算门限值

具体计算方式如下所示：

将第y帧的第n条扫描线上的第m个距离单元作为待计算单元，在同一帧内的同一条扫描线上，将与该待计算单元左右邻近的A个距离单元作为参考单元，10≤A≤20，将此A个参考单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号的幅度值的平均值作为该待计算单元的海杂波信号门限检测的估算门限值

以此类推，依次计算出每一帧的每条扫描线上的每个距离单元的海杂波信号门限检测的估算门限值；

S223，利用海杂波信号门限检测的估算门限值

和参考阈值X(n,m)对噪声信号抑制处理后的雷达回波信号进行海杂波信号门限检测；

其中，首先对第n条扫描线上的第m个距离单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

进行判断，判断

是否成立，若成立，则判定该噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

为疑似海杂波；

再对疑似海杂波

进行判断，判断

是否成立，若成立，则判定该疑似海杂波

为海杂波，并删除该海杂波的数据，即删除第x帧的第n条扫描线上的第m个距离单元的雷达回波信号；

即当第n条扫描线上的第m个距离单元的噪声信号抑制处理后的雷达回波信号

既不满足

又不满足

时，则保留该海杂波的数据；得到海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，且海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值为经噪声信号抑制处理后的幅度值。

4.根据权利要求3所述的一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S3中，所述数据处理的具体方式如下所示：在第m个距离单元上抽取出第1个扫描线至第N′个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，对第m个距离单元上的第1个扫描线至第N′个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值求平均，得到第m个距离单元的海杂波的样本数据C(m)。

5.根据权利要求4所述的一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S4中，利用雷达数据处理控制参数中的海杂波分布模型对海杂波的样本数据C(m)进行数据映射处理，得到数据映射处理后的海杂波数据D(m)；

所述数据映射处理的具体方式为，先将海杂波的样本数据C(m)作为自变量，通过海杂分布模型进行函数运算，得到中间数据B(m)，再对中间数据B(m)进行数据映射处理得到数据映射处理后的海杂波数据D(m)，所述数据映射处理的计算方式如下所示：

6.根据权利要求2所述的一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S5中，所述海杂波抑制处理，包括以下步骤：

S51，计算海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)，计算方式为，

S52，对海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)进行二值化阈值处理，即判断海杂波抑制处理后的雷达回波信号的幅度值S(n,m)是否大于阈值T，得到二值化阈值处理后的雷达回波信号的幅度值Re(n,m)；

其中，阈值T＝AD_min+1/3(AD_max-AD_min)；AD_max为一条扫描线上的所有距离单元上的雷达回波信号的幅度值中的最大值，AD_min为一条扫描线上的所有距离单元上的雷达回波信号的幅度值中的最小值。

7.根据权利要求6所述的一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S5中，所述二值化阈值α为利用恒虚警概率P_f来取值，所述恒虚警概率P_f的计算方式为：

α＝P_fSNR

其中，SNR表示雷达回波信号的信噪比。

8.根据权利要求7所述的一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S5中，实时对海杂波的样本数据C(m)进行校验，得到样本校验数据C′(m)，并自适应的判断是否更新海杂波的样本数据C(m)和海杂波数据D(m)；具体方式如下所示：

在第m个距离单元上抽取出第N′+1个扫描线至第N个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号，对第m个距离单元上的第N′+1个扫描线至第N个扫描线上的经海杂波抑制预处理后的雷达回波信号的幅度值求平均，得到第m个距离单元的样本校验数据C′(m)；

利用样本校验数据C′(m)和海杂波的样本数据C(m)进行阈值判断，判断是否满足

若上式成立，则不需要更新海杂波的样本数据C(m)；若上式不成立，则需要更新海杂波的样本数据C(m)，且将海杂波的样本数据C(m)直接更新为样本校验数据C′(m)，并对更新后的海杂波的样本数据即C′(m)进行数据映射处理，得到更新后的海杂波数据D′(m)；

在雷达扫描的下一圈中，利用更新后的海杂波数据D′(m)进行海杂波抑制处理。

9.根据权利要求7所述的一种用于全固态VTS雷达的海杂波抑制方法，其特征在于，步骤S6中，所述帧间累积判断为：若同一个扫描位置上存在相邻的两帧的雷达回波信号的二值化阈值处理后的幅度值Re(n,m)均为大于0，则此相邻的两帧的雷达回波信号均为目标的回波信号，即为目标回波信息。

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