CN113740846A - 高速小目标探测设备快速数据传输装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速小目标探测设备快速数据传输方法。本发明可以使坦克/装甲车实现对来袭的反坦克导弹、穿甲弹、榴弹等高速小目标快速探测，并联动主动防御系统实施对来袭物的有效防御，从而提高坦克/装甲车的战场生存能力。包括：基于对来袭目标的距离和速度维二维处理，对敏感速度区域划分；对敏感距离区域划分；对划分区域数据快速处理，加快处理速度，减少探测时间，提高数据刷新率，为主动防御系统提供充裕的反应时间。
Description
技术领域
本发明属于作战车辆主动防御技术领域，具体涉及一种高速小目标探测设备快速数据传输装置、方法、平台和介质，用于坦克/装甲车等战斗车辆在全方位主动防御时的快速数据传输。
背景技术
随着技术的发展，坦克/装甲车的装甲厚度越来越大，装甲配方、质量不断改善，防护力越来越强。但20世纪80年代以来，反装甲武器的技术发展实际上要快过装甲技术的发展，坦克及装甲战斗车辆原有的优势正在削弱。仅通过增加装甲厚度来提高防护能力的方法已接近极限，为解决装甲车辆的生存能力问题，主动防御技术应运而生，为坦克的防护体系提供了一个新的研发突破口和有效的解决途径。主动防御系统，是指通过探测装置获得来袭弹药的运动特征，然后通过计算机控制对抗装置，使来袭弹药无法直接命中被防护目标的一套系统。
主动防御系统的核心需求是全方位、高效、主动、及时对各类高速超高速来袭物探测即高速小目标探测雷达。目前国内高速小目标探测雷达还存在着缺点和不完善之处，首先只能对各国现役的反坦克导弹、反坦克火箭筒进行拦截，对超高速飞行的弹药(如坦克炮发射的脱壳穿甲弹)，主动防御系统既无法探测和发现，也无法拦截。坦克主动防御系统的发展方向是扩大告警范围、提高探测器件的精度和相应速率。
随着雷达技术的成熟和发展，高速小目标探测雷达的探测速度、探测范围、检测精度等性能也在不断提升。为了保证坦克/装甲车主动防御系统能快速反应对来袭物干扰和拦截，需提高雷达对高速小目标的检测率，提高数据处理时间、提高数据刷新率，为主动防御系统提供充裕的反应时间，提出的一种高速小目标探测设备快速数据传输方法是十分必要的。
发明内容
有鉴于此，为提高数据处理时间、提高刷新率需求，提高速小目标检测率，提出了一种高速小目标探测设备快速数据传输方法。
为实现上述目的，一种高速小目标探测设备快速数据传输方法，包括，
步骤S1：设置初始参数设置的步骤，在该步骤中，设置目标的速度范围[Vmin，Vmax]、主动防御前目标探测区范围[Dmin，Dmax]，其中，Vmin是目标探测设备能探测到目标的最小速度，Vmax是目标探测设备能探测到目标的最大速度，Dmax是作战车辆发现目标的最大距离；Dmin是触发主动防御系统进行目标拦截的最小距离；
步骤S2：对原始回波信号做快时间维离散傅里叶变换，得到距离-幅值数据；
步骤S3：对距离-幅值数据做慢时间维离散傅里叶变换，得到距离-速度-幅度数据；
步骤S4：划定距离敏感区[DL，DR]和/或速度敏感区[VL，VR]的步骤，其中，DL是距离敏感区的下限，DR是距离敏感区的上限，DR<Dlim，Dlim为雷达的最大探测距离距离敏感区，VL是速度敏感区的下限，VR是速度敏感区的上限，VR<Vlim，Vlim为雷达最大探测速度，距离敏感区[DL，DR]包含主动防御前目标探测区范围[Dmin,Dmax]，速度敏感区[VL，VR]包含目标的速度范围[Vmin，Vmax]，即DL<Dmin<Dmax<DR,VL<Vmin<Vmax<VR；
步骤S5：选择距离敏感区[DL，DR]和/或速度敏感区[VL，VR]中的距离-速度-幅度数据进行传输。
进一步的，步骤S1中还初始化雷达的距离分辨率Rres和速度分辨率Vres。进一步的，步骤S4中，划定距离敏感区[DL，DR]时，还应满足Dmin-DL<Rres和/或DR-Dmax<Rres，划定速度敏感区[VL，VR]时，还应满足Vmin-VL<Vres和/或VR-Vmax<Vres。
本发明还提供了一种高速小目标探测设备快速数据传输装置，包括，
初始化模块，用于设置初始参数，初始参数包括目标的速度范围[Vmin，Vmax]、主动防御前目标探测区范围[Dmin，Dmax]，其中，Vmin是目标探测设备能探测到目标的最小速度，Vmax是目标探测设备能探测到目标的最大速度，Dmax是作战车辆发现目标的最大距离；Dmin是触发主动防御系统进行目标拦截的最小距离；
快时间维离散傅里叶变换模块，用于对原始回波信号做快时间维离散傅里叶变换，得到距离-幅值数据；
慢时间维离散傅里叶变换模块，用于对快时间维离散傅里叶变换模块输出的距离-幅值数据做慢时间维离散傅里叶变换，得到距离-速度-幅度数据；
敏感区划定模块，用于划定距离敏感区[DL，DR]和/或速度敏感区[VL，VR]，其中，DL是距离敏感区的下限，DR是距离敏感区的上限，DR<Dlim，Dlim为雷达的最大探测距离距离敏感区，VL是速度敏感区的下限，VR是速度敏感区的上限，VR<Vlim，Vlim为雷达最大探测速度，距离敏感区[DL，DR]包含主动防御前目标探测区范围[Dmin,Dmax]，速度敏感区[VL，VR]包含目标的速度范围[Vmin，Vmax]，即DL<Dmin<Dmax<DR,VL<Vmin<Vmax<VR；
数据筛选和传输模块，用于择距离敏感区[DL，DR]和/或速度敏感区[VL，VR]中的距离-速度-幅度数据进行传输。
进一步的，初始化模块，中还初始化雷达的距离分辨率Rres和速度分辨率Vres。进一步的，划定距离敏感区[DL，DR]时，还应满足Dmin-DL<Rres和/或DR-Dmax<Rres，划定速度敏感区[VL，VR]时，还应满足Vmin-VL<Vres和/或VR-Vmax<Vres。
本发明还提供了一种高速小目标探测设备快速数据传输平台，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述述的高速小目标探测设备快速数据传输方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述高速小目标探测设备快速数据传输方法。
本发明的有益效果是:
1、对距离敏感区域划分，对实际运用中所关注的区域进行划分没在后期处理中，只处理划分区域数据信息，减小了数据处理信息时所占的资源，加快了数据处理的时间，同时避免了非敏感区域中的物体对系统的影响，比如说近距离杂波的干扰。
2、对速度敏感区域划分，对实际运用中所关注的区域进行划分没在后期处理中，只处理划分区域数据信息，减小了数据处理信息时所占的资源，加快了数据处理的时间，同时避免了非敏感区域中的物体对系统的影响，比如说可以滤除低速的干扰目标，以及滤除高速但走向远离坦克装甲车高速目标。
3、只对距离维和速度维度敏感区域划分，可以见到信号处理时所占用的资源，降低硬件成本的要求；可以减少信号处理所用的时间，在相同的时间内可以进行更多次的检测，提高检测系统的刷新率，增大检测率，提升系统性能。
附图说明
图1为本发明中距离-速度-幅度数据范围原理示意图。
图2为本发明中距离-速度-幅度数据选择范围原理示意图。
图3为本发明中距离-速度-幅度数据传输方法中数据选择结构和数据全集比较结果示意图。
图4为本发明中距离-速度-幅度数据传输方法中数据选择结构和数据全集比较结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明通过基于对来袭目标的距离和速度维二维处理，对敏感探测区域划分，减小数据处理时间和所占的资源，提高检测刷新率，增大检测频率。可选的，只对所述的来袭目标距离敏感区域划分；可选的，只对所述的来袭目标速度敏感区域划分；可选的，同时对距离敏感区和速度敏感区进行划分，最大限度减少数据处理所用资源，加快数据处理时间，提高系统的刷新率，增大目标检测概率和效率。
以同时对距离敏感区和速度敏感区进行划分的方案为例，本发明第一具体实施方式中的高速小目标探测设备快速数据传输方法，包括，
(1)初始化的步骤，对高速小目标的检测要求为：目标的速度为范围为[Vmin,Vmax]，距离坦克Dmax处发现目标；距离坦克Dmin时，触发主动防御系统，对炮弹进行拦截。
(2)对原始回波信号做快时间维DFT(离散傅里叶变换)，得到Range(距离)-Amplitude(幅值)数据。
(3)对Range-Amplitude数据做慢时间维DFT，得到Range-Velocity(速度)-Amplitude数据。如图1所示，其中X轴为距离0～Dlim(Dlim为雷达的最大探测距离)，Y轴为速度：-Vlim～Vlim m/s(Vlim＞0,为雷达最大探测速度)，朝向坦克的速度为正值，远离坦克的速度为负值。图1中幅值较高即为待检测目标点。
(4)划定距离敏感区为[DL,DR]，速度敏感区为[VL,VR]，如图2中阴影区域所示。其中，应保证距离敏感区包含[Dmin,Dmax],速度敏感区包含[Vmin,Vmax],即DL<Dmin<Dmax<DR,VL<Vmin<Vmax<VR；同时，为保证距离敏感区和速度敏感区尽量小，设，Rres和Vres分别为雷达的距离分辨率和速度分辨率，应满足,Dmin-DL<Rres，DR-Dmax<Rres，Vmin-VL<Vres，VR-Vmax<Vres。
(5)提取敏感区内的数据进行传输，即图中阴影方框内的数据，如图2所示。
目标数据处理设备即可利用目标检测及参数测量等算法处理敏感区内的数据得到目标的各项参数(距离、速度、幅值、角度、轨迹等)。可选的，步骤(4)中还可只对所述的来袭目标距离敏感区域划分；也可只对对目标速度敏感区划分。
本例中，如图3所示，敏感区数据量为数据总量的1/n，处理数据的计算资源可减少1/n，数据处理速度可提升n倍。假设未采用本方法前，数据刷新率为m Hz，采用本方法后，数据刷新率为10×mHz。数据刷新率的提升可以有效增加目标检测，尤其是小目标检测的稳定性和准确性。
本发明第二实施方式提供了一种高速小目标探测设备快速数据传输装置100，包括初始化模块101、快时间维离散傅里叶变换模块102、慢时间维离散傅里叶变换模块103、敏感区划定模块104和数据筛选和传输模块105，如图4所示。
初始化模块，用于设置初始参数，初始参数包括目标的速度范围[Vmin，Vmax]、主动防御前目标探测区范围[Dmin，Dmax]，
快时间维离散傅里叶变换模块，用于对原始回波信号做快时间维离散傅里叶变换，得到距离-幅值数据；
慢时间维离散傅里叶变换模块，用于对快时间维离散傅里叶变换模块输出的距离-幅值数据做慢时间维离散傅里叶变换，得到距离-速度-幅度数据；
敏感区划定模块，用于划定距离敏感区[DL，DR]或速度敏感区[VL，VR]，其中，DL是距离敏感区的下限，DR是距离敏感区的上限，DR<Dlim，Dlim为雷达的最大探测距离距离敏感区，VL是速度敏感区的下限，VR是速度敏感区的上限，VR<Vlim，Vlim为雷达最大探测速度，距离敏感区[DL，DR]包含主动防御前目标探测区范围[Dmin,Dmax]，速度敏感区[VL，VR]包含目标的速度范围[Vmin，Vmax]，即DL<Dmin<Dmax<DR,VL<Vmin<Vmax<VR；
数据筛选和传输模块，用于择距离敏感区[DL，DR]或速度敏感区[VL，VR]中的距离-速度-幅度数据进行传输。
进一步的，划定距离敏感区[DL，DR]时，还应满足Dmin-DL<Rres和/或DR-Dmax<Rres，划定速度敏感区[VL，VR]时，还应满足Vmin-VL<Vres和/或VR-Vmax<Vres。
本发明第三实施方式涉及高速小目标探测设备快速数据传输平台，包括：
至少一个处理器；以及，
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述高速小目标探测设备快速数据传输方法。
其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本发明第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高速小目标探测设备快速数据传输方法，包括，
步骤S1：设置初始参数设置的步骤，在该步骤中，设置目标的速度范围[Vmin，Vmax]、主动防御前目标探测区范围[Dmin，Dmax]，其中，Vmin是目标探测设备能探测到目标的最小速度，Vmax是目标探测设备能探测到目标的最大速度，Dmax是作战车辆发现目标的最大距离；Dmin是触发主动防御系统进行目标拦截的最小距离；
步骤S2：对原始回波信号做快时间维离散傅里叶变换，得到距离-幅值数据；
步骤S3：对距离-幅值数据做慢时间维离散傅里叶变换，得到距离-速度-幅度数据；
步骤S4：划定距离敏感区[DL，DR]和/或速度敏感区[VL，VR]的步骤，其中，DL是距离敏感区的下限，DR是距离敏感区的上限，DR<Dlim，Dlim为雷达的最大探测距离距离敏感区，VL是速度敏感区的下限，VR是速度敏感区的上限，VR<Vlim，Vlim为雷达最大探测速度，距离敏感区[DL，DR]包含主动防御前目标探测区范围[Dmin,Dmax]，速度敏感区[VL，VR]包含目标的速度范围[Vmin，Vmax]，即DL<Dmin<Dmax<DR,VL<Vmin<Vmax<VR；
步骤S5：选择距离敏感区[DL，DR]和/或速度敏感区[VL，VR]中的距离-速度-幅度数据进行传输。
2.如权利要求1所述的高速小目标探测设备快速数据传输处理方法，步骤S1中还初始化雷达的距离分辨率Rres和速度分辨率Vres。
3.如权利要求2所述的高速小目标探测设备快速数据传输方法，步骤S4中，划定距离敏感区[DL，DR]时，还应满足Dmin-DL<Rres和/或DR-Dmax<Rres，划定速度敏感区[VL，VR]时，还应满足Vmin-VL<Vres和/或VR-Vmax<Vres。
4.一种高速小目标探测设备快速数据传输装置，包括，
初始化模块，用于设置初始参数，初始参数包括目标的速度范围[Vmin，Vmax]、主动防御前目标探测区范围[Dmin，Dmax]，其中，Vmin是目标探测设备能探测到目标的最小速度，Vmax是目标探测设备能探测到目标的最大速度，Dmax是作战车辆发现目标的最大距离；Dmin是触发主动防御系统进行目标拦截的最小距离；
快时间维离散傅里叶变换模块，用于对原始回波信号做快时间维离散傅里叶变换，得到距离-幅值数据；
慢时间维离散傅里叶变换模块，用于对快时间维离散傅里叶变换模块输出的距离-幅值数据做慢时间维离散傅里叶变换，得到距离-速度-幅度数据；
敏感区划定模块，用于划定距离敏感区[DL，DR]和/或速度敏感区[VL，VR]，其中，DL是距离敏感区的下限，DR是距离敏感区的上限，DR<Dlim，Dlim为雷达的最大探测距离距离敏感区，VL是速度敏感区的下限，VR是速度敏感区的上限，VR<Vlim，Vlim为雷达最大探测速度，距离敏感区[DL，DR]包含主动防御前目标探测区范围[Dmin,Dmax]，速度敏感区[VL，VR]包含目标的速度范围[Vmin，Vmax]，即DL<Dmin<Dmax<DR,VL<Vmin<Vmax<VR；
数据筛选和传输模块，用于择距离敏感区[DL，DR]和/或速度敏感区[VL，VR]中的距离-速度-幅度数据进行传输。
5.如权利要求4所述的高速小目标探测设备快速数据传输装置，初始化模块，中还初始化雷达的距离分辨率Rres和速度分辨率Vres。
6.如权利要求5所述的高速小目标探测设备快速数据传输装置，步骤S4中，划定距离敏感区[DL，DR]时，还应满足Dmin-DL<Rres和/或DR-Dmax<Rres，划定速度敏感区[VL，VR]时，还应满足Vmin-VL<Vres和/或VR-Vmax<Vres。
7.一种高速小目标探测设备快速数据传输平台，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至3中任一项所述的高速小目标探测设备快速数据传输方法。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3中任一项所述的高速小目标探测设备快速数据传输方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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