CN110927670A - 一种浅层对地雷达信号自动增益方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅层对地雷达信号自动增益方法，包括以下步骤：根据等时间窗对连续的雷达波形进行采样；求取任一雷达波形的振幅绝对值，并计算雷达波形的振幅绝对值的平均值；将任一段时间窗内采集的雷达波形分成k段；求取任一段时间窗内采集的雷达波形的任一段的最大振幅，并求得任一段的采样点索引中值；预设目标振幅，根据任一段时间窗内采集的雷达波形的最大振幅求得该段雷达波形的采样点索引中值对应的采用点的增益值；根据采样点索引中值和所述采样点索引中值对应的采用点的增益值采用线性插值法，求得任一采集点对应的增益值；利用任一采集点对应的增益值与任一雷达波形的振幅绝对值的乘积进行增益处理。

Description

一种浅层对地雷达信号自动增益方法

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，尤其是一种浅层对地雷达信号自动增益方法。

背景技术

总所周知，浅层对地雷达信号在介质中向下传播过程中，其能量会随时间逐渐衰减；通常情况下，在雷达信号分析过程，需要对雷达信号进行放大处理，使雷达信号更加清楚的展现，与此同时，也保证其他信号处理系统可以进行正常信号处理。

目前，现有技术中对雷达信号增益处理的方法，主要分为以下两类：

第一类，在雷达采集端处理，假设当前雷达一个Ascan一共m个采样点，则取其中k个采样点(其中m<n),如取第0，a,……，m(共k个)，根据当前实时采集波形，对上述采样点人工设置一个增益值，对采样点之间的点，使用插值的方式，计算出增益值；此时，整个Ascan的每个采样点都对应一个增益值；采集时，对ascan的每一个采样点乘上其对应的增益值，得到最终采集到的雷达信号。

第二类，在雷达处理端，对所有采集完的数据进行处理，假设当前雷达一个Ascan一共m个采样点，计算将Ascan分为k个时窗，即，每个时窗有m/k个采样点，计算该时窗内平均振幅A，取该时窗内的增益为b/A,其中b为常数。

上述两种方法存在以下问题：

首先，在雷达采集端根据经验人工设置增益值的做法，其设置的时候，一般情况下，雷达静止在某一个地方，其实时传回来的数据为一个固定地方的值，而此时根据当前Ascan手动调节的增益，很可能不适用于雷达在其他地方检测时候的信号回波情况。

其次，上述对采集完的数据处理的方式的缺陷为：将一个时窗内部的平均振幅的倒数的倍数作为该时窗内部采样点的增益值，其本质上是将所有Ascan的采样点统一到同一个强度，但是实际应用中，专业的雷达数据分析人员往往会把深度越深的雷达采样点调节到稍微比浅层的雷达采样点稍微弱一点的振幅，方便分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浅层对地雷达信号自动增益方法，本发明采用的技术方案如下：

一种浅层对地雷达信号自动增益方法，包括以下步骤：

根据等时间窗对连续的雷达波形进行采样；

求取任一雷达波形的振幅绝对值，并计算雷达波形的振幅绝对值的平均值；

将任一段时间窗内采集的雷达波形分成k段，所述k为大于0的自然数；

求取任一段时间窗内采集的雷达波形的任一段的最大振幅，并求得任一段的采样点索引中值；

预设目标振幅，根据任一段时间窗内采集的雷达波形的最大振幅求得该段雷达波形的采样点索引中值对应的采用点的增益值；

根据采样点索引中值和所述采样点索引中值对应的采用点的增益值采用线性插值法，求得任一采集点对应的增益值；

利用任一采集点对应的增益值与任一雷达波形的振幅绝对值的乘积进行增益处理。

进一步地，所述根据等时间窗对连续的雷达波形进行采样，且任一等时间窗内含有n个雷达数据，并标记任一雷达数据为Ascan；所述任一段时间窗内的任一雷达数据含有m个采集点；所述m、n均为大于0的自然数。

优选地，所述m的取值为256或512。

进一步地，求取任一雷达波形的振幅绝对值，其表达式为：

Ascan_Abs_i＝abs(Ascan_i),

其中，i取值为1,………,n；所述Ascan_i表示第i个雷达波形的振幅。

更进一步地，所述得任一段的采样点索引中值，具体包括以下步骤：

任一段的雷达波形的采用从a至b；其中，0＜a<b<m；

所述段的雷达波形对应的采样点索引中值为(a+b)/2。

优选地，所述目标振幅包括目标最大振幅MAX_MAG和目标最小振幅MIN_MAG；所述目标最大振幅MAX_MAG取值为10000，且所述目标最小振幅MIN_MAG取值为4000。

所述求得任一采集点对应的增益值，包括以下步骤：

若第j个采样点的增益值小于index_1,则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_1；

若ndex_i<第j个采样点的增益值<index_i+1，则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_i+(ratio_i+1–ratio_i)/(index_i+1–index_i),其为线性插值；

若第j个采样点的增益值大于index_k,则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_k；

若第j个采样点的增益值等于ndex_i，则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_i。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明巧妙地采用等时间窗对连续的雷达波形进行采样，以时间窗口段的最大振幅代表该段内的雷达信号整体的强弱，结合当前介质对雷达波的反射情况，能够更好的反应当前范围内雷达信号的强弱；

(2)本发明巧妙地计算每一段中的最大振幅，并获取该段采样点索引中值，将最大振幅与该段的采样中值点结合起来，能够忽略最强反射波的具体位置，因为最强反射波的位置不仅跟雷达信号强弱有关，还跟介质有关；

(3)本发明通过预设目标振幅，并根据由浅层到深层、振幅逐渐减小的原理，使用线性插值；由于传统的方式是采用手动调节增益，其将深层的雷达信号调节的比浅层稍微弱一点，既能看出信号反应的实际情况，又不至于使深层信号盖过浅层信号，但是，也同样造成了虚假目标；而本发明采用线性插值，完全可以克服上述问题；

(4)本发明根据计算获得的增益值和采样点索引中值，反馈线性插值，以更新计算增益值；本发明采用雷达信号自动增益，其能够直接被雷达数据分析人员所使用，其易识别程度更高，便于分析；

综上所述，本发明具有逻辑简便、计算工作量少等优点，在雷达探测技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

本实施例提供了一种浅层对地雷达信号自动增益方法，其具体步骤如下：

第一步，在整个雷达数据中，其由n个单通道雷达波形组成，并记为Ascan，在数字信号中，对连续的雷达波形按等时间窗进行采样；在本实施例中，在任一时间窗内1个通道的雷达波形由256或者512个采样点，构成1个Ascan，然后n个Ascan构成整个雷达数据。

第二步，将每一个n个通道的雷达波形Ascan的振幅取绝对值，记为：

Ascan_Abs_i＝abs(Ascan_i)；

其中，i＝1,………,n。

第三步，计算所有Ascan_Abs_i的平均值,并记为：

第四步，将m个采样点平均分为k段，其中，k取值为2,……，m-1；本实施例优选地取k＝7。

第五步，计算k段每一段中最大振幅，记为max_Mag_j，其中j＝1,……,k,并且计算该段内的索引中值，如该段从采样点需要从a到b,其中0<a<b<m，则该段采样点索引中值为(a+b)/2。此时得到k个振幅，记为MAG_Real，对应k个索引，记为index。

第六步，预设目标振幅，在理想状况下，由浅层到深层，振幅逐渐减小，所以我们设置目标最大振幅MAX_MAG和目标最小振幅MIN_MAG，本实施例中，目标最大振幅MAX_MAG取值为10000，且所述目标最小振幅MIN_MAG取值为4000；本实施例中，根据目标最大振幅MAX_MAG和目标最小振幅MIN_MAG，使用线性插值，得到k个振幅，记为MAG_Target；

第七步，计算增益值，使用MAG_Real和MAG_Target计算，得到k个ratio值；其中，任一个增益值ratio的表达式为：

其中，i＝1,…,k。

第八步，由于此时得到了7个增益值ratio和7个采样点索引中值，那么对7个增益值ratio进行插值，得到m个插值后的增益值；即最终使Ascan上的每一个采样值对应一个增益值。

另外，在本实施例中，计算任一采集点的增益值包括以下步骤：

若第j个采样点的增益值小于index_1,此时，最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_1；

若ndex_i<第j个采样点的增益值<index_i+1，最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_i+(ratio_i+1–ratio_i)/(index_i+1–index_i),其为线性插值；

若第j个采样点的增益值大于index_k,则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_k；

若第j个采样点的增益值等于ndex_i，则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_i。

第九步，在本采样点的最终增益共计m个值，对应一个Ascan的m个采样点，对应位置相乘即为对雷达信号做增益处理，其表示为：

final_Ascan_Val_i＝final_ratio_i*Ascan_val_i

其中，i＝1，……，m。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种浅层对地雷达信号自动增益方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据等时间窗对连续的雷达波形进行采样；

求取任一雷达波形的振幅绝对值，并计算雷达波形的振幅绝对值的平均值；

将任一段时间窗内采集的雷达波形分成k段，所述k为大于0的自然数；

求取任一段时间窗内采集的雷达波形的任一段的最大振幅，并求得任一段的采样点索引中值；

预设目标振幅，根据任一段时间窗内采集的雷达波形的最大振幅求得该段雷达波形的采样点索引中值对应的采用点的增益值；

根据采样点索引中值和所述采样点索引中值对应的采用点的增益值采用线性插值法，求得任一采集点对应的增益值；

利用任一采集点对应的增益值与任一雷达波形的振幅绝对值的乘积进行增益处理。

2.根据权利要求1所述的一种浅层对地雷达信号自动增益方法，其特征在于，所述根据等时间窗对连续的雷达波形进行采样，且任一等时间窗内含有n个雷达数据，并标记任一雷达数据为Ascan；所述任一段时间窗内的任一雷达数据含有m个采集点；所述m、n均为大于0的自然数。

3.根据权利要求2所述的一种浅层对地雷达信号自动增益方法，其特征在于，所述m的取值为256或512。

4.根据权利要求2所述的一种浅层对地雷达信号自动增益方法，其特征在于，求取任一雷达波形的振幅绝对值，其表达式为：

Ascan_Abs_i＝abs(Ascan_i),

其中，i取值为1,………,n；所述Ascan_i表示第i个雷达波形的振幅。

5.根据权利要求4所述的一种浅层对地雷达信号自动增益方法，其特征在于，所述得任一段的采样点索引中值，具体包括以下步骤：

任一段的雷达波形的采用从a至b；其中，0＜a<b<m；

所述段的雷达波形对应的采样点索引中值为(a+b)/2。

6.根据权利要求1所述的一种浅层对地雷达信号自动增益方法，其特征在于，所述目标振幅包括目标最大振幅MAX_MAG和目标最小振幅MIN_MAG；所述目标最大振幅MAX_MAG取值为10000，且所述目标最小振幅MIN_MAG取值为4000。

7.根据权利要求4所述的一种浅层对地雷达信号自动增益方法，其特征在于，所述求得任一采集点对应的增益值，包括以下步骤：

若第j个采样点的增益值小于index_1,则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_1；

若ndex_i<第j个采样点的增益值<index_i+1，则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_i+(ratio_i+1–ratio_i)/(index_i+1–index_i),其为线性插值；

若第j个采样点的增益值大于index_k,则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_k；

若第j个采样点的增益值等于ndex_i，则最终j个采样点的增益值final_ratio_j＝ratio_i。