CN111856415A - 一种雷达数据处理设备超前校准方法、装置和存储介质 - Google Patents

一种雷达数据处理设备超前校准方法、装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种雷达数据处理设备超前校准方法、装置和存储介质，方法包括设置用于模拟产生运动目标和背景杂波的处理模块，在处理模块中设定相关参数，处理模块生成雷达目标数据，处理模块将生成的实时雷达目标数据传输至雷达数据处理设备；雷达数据处理设备对实时雷达目标数据进行处理，并对雷达数据处理设备中雷达数据处理算法进行校准；装置包括输入模块、存储模块、处理模块和控制接口模块；本发明通过模拟产生随机背景杂波和运动目标，从而模拟在各种雷达应用场景中的雷达目标数据，在雷达研制阶段即可完善雷达数据处理设备中的雷达数据处理算法，从而缩短雷达研制周期，使数据处理设备中的数据处理算法更能适应雷达应用环境。

Description

一种雷达数据处理设备超前校准方法、装置和存储介质
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达数据处理设备超前校准方法和装置。
背景技术
目前，雷达数据处理设备是对雷达采集的雷达目标数据进行处理的装置，随着雷达应用场景的复杂化、多样化、特殊化，侦察雷达探测目标、周围环境往往十分复杂，雷达采集的雷达目标数据由地面杂波、海杂波等背景杂波和真正需要的雷达纯目标数据相互混杂。雷达数据处理设备通过数据处理算法，从雷达目标数据中过滤背景杂波，提取出雷达纯目标数据，从而获取运动目标相关信息，如运动目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
雷达研制中，需要对各种环境下的各种目标进行多次试验、采集数据进行雷达数据处理设备的校准，从而完善雷达数据处理设备的数据处理算法。雷达研制中需要对各种环境下的各种目标进行更多试验、采集数据进行数据处理算法的完善。
现有的雷达数据处理设备中数据处理算法的校准，通常是在雷达搭建完成后，多次采集现场的雷达目标数据，根据采集的雷达目标数据完善雷达数据处理设备中数据处理算法，具有滞后性，不能很好的为雷达数据处理设备的校准服务，使得雷达数据处理的研制、校准困难，开发周期长。
在各种新技术不断涌现和完善的背景下，为了缩短雷达研制周期、使数据处理更能适应应用环境，需要一种雷达数据处理设备超前校准方法和装置。
发明内容
本发明的目的是本发明的目的是提供一种雷达数据处理设备超前校准校准方法和装置，通过模拟产生随机地面杂波、草木摆动杂波、海杂波等背景杂波和运动目标，从而模拟在各种雷达应用场景中的雷达目标数据，在雷达研制阶段即可完善雷达数据处理设备中的雷达数据处理算法，从而缩短雷达研制周期，使数据处理设备中的数据处理算法更能适应雷达应用环境。
本发明采用的技术方案为：
一种雷达数据处理设备超前校准方法，包括以下步骤：
步骤一：设置用于模拟产生运动目标和背景杂波的处理模块，在处理模块中设定相关参数；所述的相关参数包括天线转动方式、雷达工作状态、运动目标数据、采样时间间隔和用于模拟背景杂波的杂波模型；运动目标数据包括运动目标的数量和每个运动目标的起始运动状态，所述的起始运动状态包括起始方位、起始距离、速度、运动方向、回波幅度；所述的天线转动方式包括扫描方式、扫描速度、扫描范围、扇扫中心，所述的扫描方式包括周扫或扇扫；所述的雷达工作状态包括功率值、频率值、故障代码和时间段；
步骤二：根据设定的相关参数，处理模块生成雷达目标数据；
步骤2.1：处理模块根据运动目标的运动状态，结合采样时间间隔，获取每个运动目标的实时运动状态，产生与实时运动状态对应的实时纯目标数据；根据杂波模型，结合采样时间间隔，计算产生实时杂波数据；采用拉格朗日线性插值算法，把实时纯目标数据和实时杂波数据融合，生成实时第一混合目标数据；所述的实时运动状态包括实时方位、实时距离、速度、运动方向、回波幅度；
步骤2.2：处理模块根据天线转动方式，结合时间间隔，计算生成当前时刻的天线波束方位，得到实时天线方位值；采用空间配准算法，从实时第一混合目标数据中提取当前时刻天线波束照射的数据，再结合实时天线方位值，生成实时第二混合目标数据；
步骤2.3：处理模块结合时间间隔，计算生成当前时刻的实时雷达工作状态；处理模块采用时间配准算法，把实时雷达工作状态和实时第二混合目标数据进行融合，生成实时雷达目标数据；
步骤三：处理模块将生成的实时雷达目标数据传输至雷达数据处理设备；
步骤四：雷达数据处理设备对实时雷达目标数据进行处理，并对雷达数据处理设备中雷达数据处理算法进行校准。
进一步的，所述的步骤四具体包括以下步骤：
步骤4.1：雷达数据处理设备读取实时雷达目标数据，解算出原始目标、原始雷达工作状态、原始天线方位值，所述的原始目标状态包括所述的运动目标和假目标，所述的假目标因误判杂波为运动目标而产生；
步骤4.2：雷达数据处理设备通过雷达数据处理算法，剔除部分假目标，得到剩余原始目标，把剩余原始目标计算处理为目标点迹；
步骤4.3：雷达数据处理设备通过雷达数据处理算法，根据目标点迹解算出剩余原始目标状态的实时运动状态，形成运动目标航迹；
步骤4.4：雷达数据处理设备实时显示运动目标航迹、原始雷达工作状态、原始天线方位值。
步骤4.5：对比在步骤二中运动目标的实时运动状态、实时雷达工作状态、实时天线方位值和步骤4.4中实时显示的运动目标航迹、原始雷达工作状态、原始天线方位值是否一致，若运动目标的实时运动状态和实时显示的运动目标航迹、实时雷达工作状态和原始雷达工作状态、实时天线方位值和原始天线方位值之间的误差均在阈值范围内，则说明雷达数据处理设备中的雷达数据处理算法有效，反之则对雷达数据处理进行修改，直至雷达数据处理算法有效。
所述的杂波模型包括对数正态分布模型、瑞利分布模型和韦布尔分布模型。
一种雷达数据处理设备超前校准装置，包括输入模块、存储模块、处理模块和控制接口模块；
所述的输入模块用于在处理模块中设定相关参数；
所述的存储模块存储相关参数、数据接口格式；
所述处理模块用于从存储模块读取相关参数，计算后产生符合格式的数据，并将数据传输给控制接口模块；
所述的控制接口模块用于将处理模块将生成的实时雷达目标数据传输至雷达数据处理设备；
所述输入模块的输出端连接存储模块，所述的存储模块的输出端连接处理模块的输入端，所述的处理模块的输出端通过控制接口模块连接雷达数据处理设备。
所述的控制接口模块采用15芯连接器MDMI-15SNP4或采用5芯连接器MDMI-5SNP4。
所述的处理模块采用intel NH82801DB芯片。
所述的处理模块采用intel NH82801DB芯片。
所述的存储模块采用SSD-D16GI-4300芯片。
所述计算机指令运行时执行权利要求1至3任一项所述的雷达数据处理设备超前校准方法的步骤。
本发明所述的雷达数据处理设备超前校准方法，通过产生模拟的运动目标和产生模拟的随机地面杂波、草木摆动杂波、海杂波等背景杂波，将两者融合产生模拟的雷达目标数据并传输至雷达数据处理设备，雷达数据处理设备对实时雷达目标数据进行处理，根据处理的结果判断雷达数据处理算法是否有效，若无效则对雷达数据处理设备中雷达数据处理算法进行修改，直至雷达数据处理算法有效，从而实现雷达数据处理设备中雷达数据处理算法的校准；所述的校准方法，在雷达研制阶段即可根据现场环境设置合适的参数进行模拟，从而超前调试、校准雷达数据处理算法，有利于雷达数据处理设备的研制，降低了其调试、校准的困难，降低了雷达的开发周期，大大减少了雷达数据处理设备的研制难度和时间；相关参数能够根据雷达状态、天线状态和现场环境灵活设置、与雷达数据处理设备的数据接口可灵活配置，从而能够满足大部分雷达调试的需求，从而具有通用性。
本发明所述的雷达数据处理设备超前校准装置，能够通过产生模拟的运动目标和产生模拟的随机地面杂波、草木摆动杂波、海杂波等背景杂波，将两者融合产生模拟的雷达目标数据并传输至雷达数据处理设备，雷达数据处理设备对实时雷达目标数据进行处理，根据处理的结果判断雷达数据处理算法是否有效，若无效则对雷达数据处理设备中雷达数据处理算法进行修改，直至雷达数据处理算法有效，从而实现雷达数据处理设备中雷达数据处理算法的校准；所述的超前校准装置在雷达研制阶段即可根据现场环境设置合适的参数进行模拟，从而超前调试、校准雷达数据处理算法，有利于雷达数据处理设备的研制，降低了其调试、校准的困难，降低了雷达的开发周期，大大减少了雷达数据处理设备的研制难度和时间；通过输入模块，相关参数能够根据雷达状态、天线状态和现场环境灵活设置、与雷达数据处理设备的数据接口可灵活配置，从而能够满足大部分雷达调试的需求，从而具有通用性。
附图说明
图1为本发明的所述装置的电路原路框图；
图2为本发明的方法流程图图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
如图1所示，本发明所述的雷达数据处理设备超前校准装置包括输入模块、存储模块、处理模块和控制接口模块；
所述的输入模块用于在处理模块中设定相关参数；
所述的存储模块存储相关参数、数据接口格式；
所述处理模块用于从存储模块读取相关参数，计算后产生符合格式的数据，并将数据传输给控制接口模块；
所述的控制接口模块用于将处理模块将生成的实时雷达目标数据传输至雷达数据处理设备；
所述输入模块的输出端连接存储模块，所述的存储模块的输出端连接处理模块的输入端，所述的处理模块的输出端通过控制接口模块连接雷达数据处理设备。
本实施例中，所述的控制接口模块采用15芯连接器MDMI-15SNP4实现LAN、CAN功能，或采用5芯连接器MDMI-5SNP4实现RS422接口功能，都能与雷达数据处理设备连接、通信。
所述的雷达数据处理设备超前校准装置，所述的处理模块采用intel NH82801DB芯片。
所述的雷达数据处理设备超前校准装置，所述的处理模块采用intel NH82801DB芯片。
所述的雷达数据处理设备超前校准装置，所述的存储模块采用SSD-D16GI-4300芯片。
本发明所述的雷达数据处理设备超前校准装置，能够通过产生模拟的运动目标和产生模拟的随机地面杂波、草木摆动杂波、海杂波等背景杂波，将两者融合产生模拟的雷达目标数据并传输至雷达数据处理设备，雷达数据处理设备对实时雷达目标数据进行处理，根据处理的结果判断雷达数据处理算法是否有效，若无效则对雷达数据处理设备中雷达数据处理算法进行修改，直至雷达数据处理算法有效，从而实现雷达数据处理设备中雷达数据处理算法的校准；所述的超前校准装置在雷达研制阶段即可根据现场环境设置合适的参数进行模拟，从而超前调试、校准雷达数据处理算法，有利于雷达数据处理设备的研制，降低了其调试、校准的困难，降低了雷达的开发周期，大大减少了雷达数据处理设备的研制难度和时间；通过输入模块，相关参数能够根据雷达状态、天线状态和现场环境灵活设置、与雷达数据处理设备的数据接口可灵活配置，从而能够满足大部分雷达调试的需求，从而具有通用性。
如图2所示，本发明所述的校准方法包括以下步骤：
步骤一：设置用于模拟产生运动目标和背景杂波的处理模块，在处理模块中设定相关参数；所述的相关参数包括天线转动方式、雷达工作状态、运动目标数据、采样时间间隔和用于模拟背景杂波的杂波模型；运动目标数据包括运动目标的数量和每个运动目标的起始运动状态，所述的起始运动状态包括起始方位、起始距离、速度、运动方向、回波幅度；所述的天线转动方式包括扫描方式、扫描速度、扫描范围、扇扫中心，所述的扫描方式包括周扫或扇扫；所述的雷达工作状态包括功率值、频率值、故障代码和时间段；所述的杂波模型包括对数正态分布模型、瑞利分布模型和韦布尔分布模型。
本实施例中，在输入模块（如计算机）上设置需要的相关参数，分别生成特定格式的文件，把这些文件传输到存储模块。
步骤二：处理模块从存储模块读取相关参数，根据设定的相关参数，处理模块生成雷达目标数据；
步骤2.1：处理模块根据运动目标的运动状态，结合采样时间间隔，获取每个运动目标的实时运动状态，产生与实时运动状态对应的实时纯目标数据；根据杂波模型，结合采样时间间隔，计算产生实时杂波数据；采用拉格朗日线性插值算法，把实时纯目标数据和实时杂波数据融合，生成实时第一混合目标数据；所述的实时运动状态包括实时方位、实时距离、速度、运动方向、回波幅度；
步骤2.2：处理模块根据天线转动方式，结合时间间隔，计算生成当前时刻的天线波束方位，得到实时天线方位值；采用空间配准算法，从实时第一混合目标数据中提取当前时刻天线波束照射的数据，再结合实时天线方位值，生成实时第二混合目标数据；
步骤2.3：处理模块结合时间间隔，计算生成当前时刻的实时雷达工作状态；处理模块采用时间配准算法，把实时雷达工作状态和实时第二混合目标数据进行融合，生成实时雷达目标数据；
步骤三：处理模块将生成的实时雷达目标数据传输至雷达数据处理设备；
本实施例中，处理模块从存储模块读取数据接口格式，把实时雷达目标数据按照接口协议转换成格式化的数据；处理模块把格式化的数据按照网口、CAN口、422接口的要求打包；处理模块定时通过控制接口模块把打包数据分别输出到各网口、CAN口、422口，由雷达数据处理设备接收。
步骤四：雷达数据处理设备对实时雷达目标数据进行处理，并对雷达数据处理设备中雷达数据处理算法进行校准；
步骤4.1：雷达数据处理设备读取实时雷达目标数据，解算出原始目标、原始雷达工作状态、原始天线方位值，所述的原始目标状态包括所述的运动目标和假目标，所述的假目标因误判杂波为运动目标而产生；
步骤4.2：雷达数据处理设备通过雷达数据处理算法中的点迹凝聚算法，剔除部分假目标，得到剩余原始目标，把剩余原始目标计算处理为目标点迹；
步骤4.3：雷达数据处理设备通过雷达数据处理算法中的航迹处理算法，根据目标点迹解算出剩余原始目标状态的实时运动状态，形成运动目标航迹；
步骤4.4：雷达数据处理设备实时显示运动目标航迹、原始雷达工作状态、原始天线方位值。
步骤4.5：对比在步骤二中运动目标的实时运动状态、实时雷达工作状态、实时天线方位值和步骤4.4中实时显示的运动目标航迹、原始雷达工作状态、原始天线方位值是否一致，若运动目标的实时运动状态和实时显示的运动目标航迹、实时雷达工作状态和原始雷达工作状态、实时天线方位值和原始天线方位值之间的误差均在阈值范围内，则说明雷达数据处理设备中的雷达数据处理算法有效，反之则对雷达数据处理进行修改，直至雷达数据处理算法有效。
本发明所述的雷达数据处理设备超前校准方法，通过产生模拟的运动目标和产生模拟的随机地面杂波、草木摆动杂波、海杂波等背景杂波，将两者融合产生模拟的雷达目标数据并传输至雷达数据处理设备，雷达数据处理设备对实时雷达目标数据进行处理，根据处理的结果判断雷达数据处理算法是否有效，若无效则对雷达数据处理设备中雷达数据处理算法进行修改，直至雷达数据处理算法有效，从而实现雷达数据处理设备中雷达数据处理算法的校准；所述的校准方法，在雷达研制阶段即可根据现场环境设置合适的参数进行模拟，从而超前调试、校准雷达数据处理算法，有利于雷达数据处理设备的研制，降低了其调试、校准的困难，降低了雷达的开发周期，大大减少了雷达数据处理设备的研制难度和时间；相关参数能够根据雷达状态、天线状态和现场环境灵活设置、与雷达数据处理设备的数据接口可灵活配置，从而能够满足大部分雷达调试的需求，从而具有通用性。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行本发明所述的雷达数据处理设备超前校准方法的步骤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种雷达数据处理设备超前校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：设置用于模拟产生运动目标和背景杂波的处理模块，在处理模块中设定相关参数；所述的相关参数包括天线转动方式、雷达工作状态、运动目标数据、采样时间间隔和用于模拟背景杂波的杂波模型；运动目标数据包括运动目标的数量和每个运动目标的起始运动状态，所述的起始运动状态包括起始方位、起始距离、速度、运动方向、回波幅度；所述的天线转动方式包括扫描方式、扫描速度、扫描范围、扇扫中心，所述的扫描方式包括周扫或扇扫；所述的雷达工作状态包括功率值、频率值、故障代码和时间段；
步骤二：根据设定的相关参数，处理模块生成雷达目标数据；
步骤2.1：所述所述的处理模块根据运动目标的运动状态，结合采样时间间隔，获取每个运动目标的实时运动状态，产生与实时运动状态对应的实时纯目标数据；根据杂波模型，结合采样时间间隔，计算产生实时杂波数据；采用拉格朗日线性插值算法，把实时纯目标数据和实时杂波数据融合，生成实时第一混合目标数据；所述的实时运动状态包括实时方位、实时距离、速度、运动方向、回波幅度；
步骤2.2：处理模块根据天线转动方式，结合时间间隔，计算生成当前时刻的天线波束方位，得到实时天线方位值；采用空间配准算法，从实时第一混合目标数据中提取当前时刻天线波束照射的数据，再结合实时天线方位值，生成实时第二混合目标数据；
步骤2.3：处理模块结合时间间隔，计算生成当前时刻的实时雷达工作状态；处理模块采用时间配准算法，把实时雷达工作状态和实时第二混合目标数据进行融合，生成实时雷达目标数据；
步骤三：处理模块将生成的实时雷达目标数据传输至雷达数据处理设备；
步骤四：雷达数据处理设备对实时雷达目标数据进行处理，并对雷达数据处理设备中雷达数据处理算法进行校准。
2.根据权利要求1所述的雷达数据处理设备超前校准方法，其特征在于：所述的步骤四具体包括以下步骤：
步骤4.1：雷达数据处理设备读取实时雷达目标数据，解算出原始目标、原始雷达工作状态、原始天线方位值，所述的原始目标状态包括所述的运动目标和假目标，所述的假目标因误判杂波为运动目标而产生；
步骤4.2：雷达数据处理设备通过雷达数据处理算法，剔除部分假目标，得到剩余原始目标，把剩余原始目标计算处理为目标点迹；
步骤4.3：雷达数据处理设备通过雷达数据处理算法，根据目标点迹解算出剩余原始目标状态的实时运动状态，形成运动目标航迹；
步骤4.4：雷达数据处理设备实时显示运动目标航迹、原始雷达工作状态、原始天线方位值；
步骤4.5：对比在步骤二中运动目标的实时运动状态、实时雷达工作状态、实时天线方位值和步骤4.4中实时显示的运动目标航迹、原始雷达工作状态、原始天线方位值是否一致，若运动目标的实时运动状态和实时显示的运动目标航迹、实时雷达工作状态和原始雷达工作状态、实时天线方位值和原始天线方位值之间的误差均在阈值范围内，则说明雷达数据处理设备中的雷达数据处理算法有效，反之则对雷达数据处理进行修改，直至雷达数据处理算法有效。
3.根据权利要求2所述的雷达数据处理设备超前校准方法，其特征在于：所述的杂波模型包括对数正态分布模型、瑞利分布模型和韦布尔分布模型。
4.一种雷达数据处理设备超前校准装置，其特征在于：包括输入模块、存储模块、处理模块和控制接口模块；
所述的输入模块用于在处理模块中设定相关参数；
所述的存储模块存储相关参数、数据接口格式；
所述处理模块用于从存储模块读取相关参数，计算后产生符合格式的数据，并将数据传输给控制接口模块；
所述的控制接口模块用于将处理模块将生成的实时雷达目标数据传输至雷达数据处理设备；
所述输入模块的输出端连接存储模块，所述的存储模块的输出端连接处理模块的输入端，所述的处理模块的输出端通过控制接口模块连接雷达数据处理设备。
5.根据权利要求4所述的雷达数据处理设备超前校准装置，其特征在于：所述的控制接口模块采用15芯连接器MDMI-15SNP4或采用5芯连接器MDMI-5SNP4。
6. 根据权利要求4所述的雷达数据处理设备超前校准装置，其特征在于：所述的处理模块采用intel NH82801DB芯片。
7.根据权利要求4所述的雷达数据处理设备超前校准装置，其特征在于：所述的处理模块采用intel NH82801DB芯片。
8.根据权利要求4所述的雷达数据处理设备超前校准装置，其特征在于：所述的存储模块采用SSD-D16GI-4300芯片。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于：所述计算机指令运行时执行权利要求1至3任一项所述的雷达数据处理设备超前校准方法的步骤。
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