CN112731301B - 一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制方法及装置。所述方法包括：生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图；对所述的一维距离像历程图进行角度向的傅里叶变换，获得圆盘形地杂波的距离多普勒图像；确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置；在所述距离多普勒图像中，分别以圆盘前沿和后沿为中心，构建两个矩形区域，将所述两个矩形区域内的像素值赋为零，得到抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像；将所述抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像反变回地杂波回波信号。所述装置包括：一维距离像历程图生成模块、距离多普勒图像生成模块、前后沿确定模块、矩形区域构建模块和反变模块。

Description

一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制方法及装置
技术领域
本发明涉及雷达目标特性领域，尤其涉及一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制技术。
背景技术
杂波对雷达目标检测与识别性能的影响一直是雷达信号处理中不可回避的一个问题。特别是机载或星载等下视状态工作的雷达，地海杂波对目标检测和识别的影响更加突出。为了支撑雷达目标检测识别，需要摸清杂波的散射特性规律，常用的方法有两种：一种是地海杂波电磁散射建模，另一种是地海杂波电磁散射测量。为了降低地杂波测量成本，常在暗室进行模拟测量，在地杂波的模拟测量中，地杂波的实物模型一般是圆盘形，如圆盘形水泥、圆盘形沥青等。
在圆盘形杂波模拟测量中，圆盘的前沿和后沿(前沿和后沿是相对于雷达)是强散射区域，尤其是圆盘的前沿。但是通常地杂波测量数据处理中，没有考虑圆盘前沿和后沿对杂波后向散射系数的影响，导致地杂波后向散射系数偏大，与真实的情况不符。
因此，亟需一种解决圆盘形杂波模拟测量中圆盘前沿和后沿干扰的抑制技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是圆盘形杂波模拟测量过程中，圆盘前沿和后沿对杂波后向散射系数的影响导致地杂波后向散射系数偏大，与真实的情况不符。
本发明公开了一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制方法，包括：
生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图；
对所述的一维距离像历程图进行角度向的傅里叶变换，获得圆盘形地杂波的距离多普勒图像；
确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置；
在所述距离多普勒图像中，分别以圆盘前沿和后沿为中心，构建两个矩形区域，将所述两个矩形区域内的像素值赋为零，得到抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像；
将所述抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像反变回地杂波回波信号。
优选地，所述的生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图包括：
对圆盘形地杂波实物在某个特定的擦地角下进行扫频扫角模拟测量，获得圆盘形地杂波宽带宽角数据；
对所述宽带宽角数据进行频率向的逆傅里叶变换，获得圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图。
优选地，所述的确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置包括：
根据圆盘的半径，结合圆盘前沿和后沿的多普勒为零的特性，确定圆盘前沿和后沿在所述距离多普勒图像中的位置。
优选地，所述两个矩形区域的长和宽均为10个像素到30个像素之间。
优选地，以所述圆盘前沿为中心的矩形的面积大于以所述圆盘后沿为中心的矩形的面积。
本发明还公开了一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制装置，包括：
一维距离像历程图生成模块，其配置成生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图；
距离多普勒图像生成模块，其配置成对所述的一维距离像历程图进行角度向的傅里叶变换，获得圆盘形地杂波的距离多普勒图像；
前后沿确定模块，其配置成确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置；
矩形区域构建模块，其配置成在所述距离多普勒图像中，分别以圆盘前沿和后沿为中心，构建两个矩形区域，将所述两个矩形区域内的像素值赋为零，得到抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像；
反变模块，其配置成将所述抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像反变回地杂波回波信号。
优选地，所述的一维距离像历程图生成模块包括：
测量子模块，其配置成对圆盘形地杂波实物在某个特定的擦地角下进行扫频扫角模拟测量，获得圆盘形地杂波宽带宽角数据；和
一维距离像历程图生成子模块，其配置成对所述宽带宽角数据进行频率向的逆傅里叶变换，获得圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图。
优选地，所述的确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置的具体方法为：
根据圆盘的半径，结合圆盘前沿和后沿的多普勒为零的特性，确定圆盘前沿和后沿在所述距离多普勒图像中的位置。
优选地，所述两个矩形区域的长和宽均为10个像素到30个像素之间。
优选地，以所述圆盘前沿为中心的矩形的面积大于以所述圆盘后沿为中心的矩形的面积。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
能够有效抑制圆盘形杂波模拟测量中圆盘前沿和后沿对杂波后向散射系数的影响，明显提升了地杂波后向散射系数测量的置信度，为雷达目标检测和识别算法设计以及复杂战场环境仿真提供更加逼真的地杂波模型，具有重要的工程应用价值。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例的一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制方法的示意性流程图；
图2为本发明实施例的圆盘形水泥测试状态示意图；
图3为本发明实施例的模拟测量的擦地角为20°时圆盘形水泥扫频扫角回波数据，其中，横坐标表示地杂波测试的频率，纵坐标表示方位角，颜色表示地杂波的强度；
图4为本发明实施例的一维距离像历程图，其中，颜色表示地杂波的强度；
图5为本发明实施例的距离多普勒图像，其中，颜色表示地杂波的强度；
图6为本发明实施例的距离多普勒图像中以圆盘前沿和后沿为中心的矩形区域示意图，其中，颜色表示地杂波的强度；
图7为本发明实施例的反变得到的地杂波回波信号，其中，颜色表示地杂波的强度；
图8圆盘前沿和后沿抑制前后地杂波后向散射系数对比示意图；
图9为本发明实施例的一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
图1为本发明实施例的一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制方法的示意性流程图，本发明实施例的一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制方法一般性地可以包括：
步骤S1、生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图：
为了获得地杂波某个擦地角下的后向散射系数数据，通常是对如图2所示的圆盘形地杂波实物(即圆盘)在此擦地角下进行扫频扫角(方位角)模拟测量，获得圆盘形地杂波宽带宽角的数据，如图3所示，对此宽带宽角数据进行频率向的逆傅里叶变换，获得圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图，如图4所示，其中，横坐标为0的点对应圆盘的圆心；
步骤S2、对所述的一维距离像历程图进行角度向的傅里叶变换，获得圆盘形地杂波的距离多普勒图像，如图5所示，其中，横坐标为0的点对应圆盘的圆心，纵坐标表示角度频域，角度频域是对角度维进行傅里叶变换获得的，表示圆盘形地杂波的多普勒；
步骤S3、确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置：
根据圆盘的半径，结合圆盘前沿和后沿的多普勒为零的特性，确定圆盘前沿和后沿在距离多普勒图像中的位置，从图5可以看出，圆盘的前沿和后沿的散射明显强于地杂波，尤其是圆盘的前沿；
步骤S4、在所述距离多普勒图像中，分别以圆盘前沿和后沿为中心，构建两个矩形区域，如图6所示，其中，横坐标为0的点对应圆盘的圆心，所述两个矩形区域的长和宽均为10个像素到30个像素之间，将所述两个矩形区域内的像素值赋为零，得到抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像；
步骤S5、将所述抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像反变回地杂波回波信号，这样，得到的地杂波回波信号中主要为地杂波的有效信号，从而抑制了无效的圆盘前沿和后沿干扰信号，如图7所示。
对步骤S5得到的地杂波回波信号角度向取平均，获得随频率变化的地杂波数据，并比较了圆盘前沿和后沿干扰抑制前后的平均后向散射系数，如图8所示，图8反映了某个频率下整个圆盘杂波的散射贡献，其中曲线A表示抑制前，曲线B表示抑制后。
图9为本发明实施例的一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制装置的结构示意图，本发明实施例的一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制装置包括：
一维距离像历程图生成模块1，其配置成生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图；
距离多普勒图像生成模块2，其配置成对所述的一维距离像历程图进行角度向的傅里叶变换，获得圆盘形地杂波的距离多普勒图像；
前后沿确定模块3，其配置成确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置；
矩形区域构建模块4，其配置成在所述距离多普勒图像中，分别以圆盘前沿和后沿为中心，构建两个矩形区域，将所述两个矩形区域内的像素值赋为零，得到抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像；和
反变模块5，其配置成将所述抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像反变回地杂波回波信号。
所述的生一维距离像历程图生成模块包括：
测量子模块，其配置成对圆盘形地杂波实物在某个特定的擦地角下进行扫频扫角模拟测量，获得圆盘形地杂波宽带宽角数据；和
一维距离像历程图生成子模块，其配置成对所述宽带宽角数据进行频率向的逆傅里叶变换，获得圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图。
所述的确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置的具体方法为：
根据圆盘的半径，结合圆盘前沿和后沿的多普勒为零的特性，确定圆盘前沿和后沿在所述距离多普勒图像中的位置。
所述两个矩形区域的长和宽均为10个像素到30个像素之间。
以所述圆盘前沿为中心的矩形的面积大于以所述圆盘后沿为中心的矩形的面积。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。

Claims (10)

1.一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制方法，其特征在于，包括：
生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图；
对所述的一维距离像历程图进行角度向的傅里叶变换，获得圆盘形地杂波的距离多普勒图像；
确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置；
在所述距离多普勒图像中，分别以圆盘前沿和后沿为中心，构建两个矩形区域，将所述两个矩形区域内的像素值赋为零，得到抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像；
将所述抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像反变回地杂波回波信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图包括：
对圆盘形地杂波实物在某个特定的擦地角下进行扫频扫角模拟测量，获得圆盘形地杂波宽带宽角数据；
对所述宽带宽角数据进行频率向的逆傅里叶变换，获得圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置包括：
根据圆盘的半径，结合圆盘前沿和后沿的多普勒为零的特性，确定圆盘前沿和后沿在所述距离多普勒图像中的位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个矩形区域的长和宽均为10个像素到30个像素之间。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，以所述圆盘前沿为中心的矩形的面积大于以所述圆盘后沿为中心的矩形的面积。
6.一种圆盘形杂波模拟测量的干扰抑制装置，其特征在于，包括：
一维距离像历程图生成模块，其配置成生成圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图；
距离多普勒图像生成模块，其配置成对所述的一维距离像历程图进行角度向的傅里叶变换，获得圆盘形地杂波的距离多普勒图像；
前后沿确定模块，其配置成确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置；
矩形区域构建模块，其配置成在所述距离多普勒图像中，分别以圆盘前沿和后沿为中心，构建两个矩形区域，将所述两个矩形区域内的像素值赋为零，得到抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像；
反变模块，其配置成将所述抑制圆盘前沿和后沿干扰的距离多普勒图像反变回地杂波回波信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的一维距离像历程图生成模块包括：
测量子模块，其配置成对圆盘形地杂波实物在某个特定的擦地角下进行扫频扫角模拟测量，获得圆盘形地杂波宽带宽角数据；和
一维距离像历程图生成子模块，其配置成对所述宽带宽角数据进行频率向的逆傅里叶变换，获得圆盘形地杂波随方位角变化的一维距离像历程图。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的确定所述距离多普勒图像中圆盘前沿和后沿的位置的具体方法为：
根据圆盘的半径，结合圆盘前沿和后沿的多普勒为零的特性，确定圆盘前沿和后沿在所述距离多普勒图像中的位置。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述两个矩形区域的长和宽均为10个像素到30个像素之间。
10.根据权利要求6或9所述的装置，其特征在于，以所述圆盘前沿为中心的矩形的面积大于以所述圆盘后沿为中心的矩形的面积。
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