CN114265034A

CN114265034A - 一种雷达的脉冲回波信号的处理方法、装置及设备

Info

Publication number: CN114265034A
Application number: CN202210184075.4A
Authority: CN
Inventors: 周双林; 张伟华; 司偲
Original assignee: Beijing Highlandr Digital Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Highlandr Digital Technology Co ltd
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2022-04-01

Abstract

本发明提供一种雷达的脉冲回波信号的处理方法、装置及设备，所述方法包括：获取雷达的脉冲回波信号；根据预设滑动窗口，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量；根据所述滑动平均值向量，获得所述脉冲回波信号的噪声值；根据所述脉冲回波信号和所述噪声值，获得拉平底噪的回波信号。通过本发明提供的方案，获得不同脉冲压缩信号拉平底噪后的脉冲信号，提高了后续拉平底噪后的脉冲信号中目标检测的精确度。

Description

一种雷达的脉冲回波信号的处理方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及雷达脉冲回波信号处理技术领域，特别是指一种雷达的脉冲回波信号的处理方法、装置及设备。

背景技术

雷达的发射调制信号趋向复杂化和多样化。为此，雷达通常需要产生多种信号形式的发射调制信号，在雷达的工作过程中随时进行选择使用。针对不同的信号形式，需要在雷达的脉冲压缩模块中预置相应的脉冲压缩系数组，根据信号形式的变化调用相应的脉冲压缩系数，才能实现脉冲压缩处理。但是由于每组脉冲压缩系数不同，在没有经过处理的情况下，脉冲压缩后底噪的差异较大，工作方式的切换导致雷达的虚警率控制门限需要不断进行调整。为避免不断对虚警率控制门限进行调整，一般要求在脉冲压缩模块输出端首先实现不同工作方式下拉平底噪。通常，控制脉冲压缩系数的线性缩放比例就可以实现不同工作方式下拉平底噪。

为了拉平底噪，一般对脉压输出噪声采样并进行幅度信息的比较，然后根据比较后的结果直接调整脉冲压缩系数的缩放比例，从而控制输出幅度。此类方法的缺点主要是对底噪的控制不够精确；随着发射调制信号趋向复杂化、多样化，常规方法变得比较繁琐，调试工作量较大，同时对于硬件系统处理的消耗较大，无法及时响应；通过直接调整脉冲压缩系数的缩放比例的方法在实际信号处理过程中发现，同一类型的调制信号仍可能存在不同强度的噪声水平，仅调整缩放比例并不能有效拉平底噪水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种雷达的脉冲回波信号的处理方法、装置及设备，以提高拉平底噪后的脉冲信号中目标检测的精确度，降低底噪调试工作量。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种雷达的脉冲回波信号的处理方法，所述方法包括：

获取雷达的脉冲回波信号；

根据预设滑动窗口，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量；

根据所述滑动平均值向量，获得所述脉冲回波信号的噪声值；

根据所述脉冲回波信号和所述噪声值，获得拉平底噪的回波信号。

可选的，所述预设滑动窗口的长度为预设值N，N为正整数。

可选的，根据预设滑动窗口，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量，包括：

通过公式：

，得到预设滑动窗口的第一个平均值；

通过公式：

，

得到预设滑动窗口的第M-N个平均值；

根据所述第一个平均值以及第M-N个平均值，得到预设滑动窗口的滑动平均值向量

；

其中，M为脉冲回波信号的数据值的序列

中的数据点的数量，

为预设滑动窗口的第一个平均值，

为预设滑动窗口的第M-N个平均值。

可选的，所述预设滑动窗口的数据点的累加值通过滑动窗口点数全为1的滤波器对脉冲回波信号进行滤波得到。

可选的，根据所述滑动平均值向量，获得所述脉冲回波信号的噪声值，包括：

将所述滑动平均值向量中的最小平均值，确定为所述脉冲回波信号的噪声值。

可选的，根据所述脉冲回波信号和所述噪声值，获得拉平底噪的回波信号，包括：

通过

，获得拉平底噪的回波信号；

其中，X为脉冲的回波信号，X_valid为拉平底噪的回波信号，Noise为噪声值。

可选的，所述的雷达的脉冲回波信号的处理方法，还包括：

根据所述拉平底噪的回波信号，对所述回波信号中的目标进行检测。

本发明的实施例还提供一种雷达的脉冲回波信号的处理装置，

获取模块，用于获取雷达的脉冲回波信号；

处理模块，用于根据预设滑动窗口，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量；根据所述滑动平均值向量，获得所述脉冲回波信号的噪声值；以及根据所述脉冲回波信号和所述噪声值，获得拉平底噪的回波信号。

本发明的实施例还提供一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如上述所述的方法对应的操作。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有指令，所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上述所述的方法。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明的上述方案，通过预设滑动窗口，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量；根据所述滑动平均值向量，获得所述脉冲回波信号的噪声值；根据所述脉冲回波信号和所述噪声值，获得拉平底噪的回波信号；可以提高拉平底噪后的脉冲信号中目标检测的精确度，降低底噪调试工作量，同时脉冲回波信号数据值的时间复杂度低，所占资源较少，且计算结果较为准确。

附图说明

图1是本发明实施例提供的脉冲回波信号的处理方法流程图；

图2是本发明实施例提供的脉冲回波信号的处理方法具体实现流程图；

图3是本发明实施例提供的未拉平底噪的脉冲信号压缩输出示意图；

图4是本发明实施例提供的拉平底噪后的脉冲信号压缩输出示意图；

图5时本发明实施例提供的脉冲回波信号的处理装置的模块示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明的实施例提出一种雷达的脉冲回波信号的处理方法，所述方法包括：

步骤11，获取雷达的脉冲回波信号；

步骤12，根据预设滑动窗口，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量；

步骤13，根据所述滑动平均值向量，获得所述脉冲回波信号的噪声值；

步骤14，根据所述脉冲回波信号和所述噪声值，获得拉平底噪的回波信号。

该实施例中，所述脉冲回波信号实际为脉冲回波信号的集合，其中每个脉冲回波信号对应一个数据点，所述脉冲回波信号对应的数据点可以形成数据点集合，其可以表示为X=[X₁，X₂，...，X_T]，其中X_T表示各脉冲回波信号对应的数据点，T表示数据点的数量，且T为正整数，所述脉冲回波信号的对应的数据点可以是实际目标数据点，也可以是包含底噪数据的数据点；

所述预设滑动窗口是所述脉冲回波信号的数据点集合的子集合，所述预设滑动窗口是依据所述脉冲回波信号对应的数据点的特性进行设置的；

所述预设滑动窗口，沿所述脉冲回波信号形成的数据点集合，按照预设的步长进行滑动，所述预设滑动窗口每滑动一次即可对应得到所述脉冲回波信号的数据点集合的一个滑动平均值向量，也即是滑动窗口没滑动一次，便计算一次滑动窗口内脉冲回波信号对应的数据点的平均值，直到所述预设滑动窗口中最后一个数据点为所述脉冲回波信号的数据点集合中的最后一个数据点，则停止滑动，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量，所述滑动平均值向量实际为滑动平均值的集合；在所述滑动平均值集合中可以依据滑动平均值的特性，获取回波信号的噪声值；并将所述脉冲回波信号对应的数据点集合，以及所述噪声值，获得拉平底噪后的回波信号；

该实施例中，利用脉冲回波信号自身对应的结构简单、时间复杂度低的数据进行滑动平均值的处理，与现有方案相比降低了底噪数据处理的复杂度；同时依据脉冲回波信号对应的数据点的特性进行滑动窗口的设定，保证了后续处理的准确性。

本发明的一可选实施例中，所述预设滑动窗口的长度为预设值N，N为正整数。

该实施例中，所述预设滑动窗口的长度预设值为N，即表示所述预设滑动窗口内有N个数据点，所述预设值为N的设定是依据各脉冲回波信号的特性进行设定的，N为正整数，且N小于T。

本发明的一可选实施例中，上述步骤12，可以包括：

步骤121，通过公式：

，得到预设滑动窗口的第一个平均值；

步骤122，通过公式：

，

得到预设滑动窗口的第M-N个平均值；

步骤123，根据所述第一个平均值以及第M-N个平均值，得到预设滑动窗口的滑动平均值向量

；

其中，M为脉冲回波信号的数据值的序列

中的数据点的数量，

为预设滑动窗口的第一个平均值，

为预设滑动窗口的第M-N个平均值。

该实施例中，所述预设滑动窗口按照预设步长沿所述脉冲回波信号形成的数据点集合进行滑动，每滑动一次则对应计算窗口内数据点的平均值，对应得到一个滑动窗口的平均值；所述预设滑动窗口依次向下滑动，即得到所述脉冲回波信号的多个滑动窗口的平均值，并形成预设滑动窗口的滑动平均值向量

，为后续获取噪声值提供数据基础，同时获取平均值的方法简单。

本发明的一可选实施例中，所述预设滑动窗口的数据点的累加值通过滑动窗口点数全为1的滤波器对脉冲回波信号进行滤波得到。

该实施例中，可以通过滑动窗口数据点个数相同且数据点个数全为1的滤波器，对所述预设滑动窗口内的数据点进行滤波处理，进一步滤除数据值的其他相关干扰，保证后续数据处理的精度；滤波处理后进行所述滑动窗口内数据点对应数据值的累加求和处理，并得到所述滑动窗口数据点对应数据值的滑动数据值的向量之和，之后除以所述预设滑动窗口的数据点个数，得到所述预设滑动窗口的对应的一个滑动平均值向量，为后续获得噪声值提供数据基础。

本发明的一可选实施例中，上述步骤13，可以包括：

步骤131，将所述滑动平均值向量中的最小平均值，确定为所述脉冲回波信号的噪声值。

该实施例中，由与底噪数据值比目标数据值小，所以当预设滑动窗口中存在底噪数据的，计算得到的平均值会较小，对于预设滑动窗口中存在目标数据的，则计算得到的平均值会较大，因此取平均值矩阵中的最小值作为噪声值水平，其噪声值水平更为准确。

本发明的一可选实施例中，上述步骤14，可以包括：

步骤141，通过

，获得拉平底噪的回波信号；

该实施例中，将平均值矩阵中的最小值作为噪声值，再用获取到的原始脉冲回波信号对应的数据值减去所述噪声值，即可得到除去噪声值的回波信号，通过取最小平均值作为噪声值，并对原始脉冲回波信号做减值运算，其处理方法简单，且计算结果较为准确。

本发明的一可选实施例中，基于上述步骤11-14的基础上，所述的雷达的脉冲回波信号的处理方法，还可以包括：

步骤15，根据拉平底噪的回波信号，对所述回波信号中的目标进行检测。

该实施例中，通过拉平回波信号中的底噪，并对所述回波信号中的目标进行检测，提高后续检测的准确性，降低底噪对目标检测的影响。

以下将以一具体示例对上述方法进行说明，如图2所示，具体实现流程如下：

步骤21，获取并保存各脉冲回波信号的数据值；

步骤22，根据各脉冲信号的特性设置预设滑动窗口内数据的点数；

步骤23，利用此滑动窗口对各信号形式的脉冲计算平均值，得到平均值矩阵；

步骤24，计算各脉冲信号平均值中的最小值，并令此值为噪声水平的大小；

步骤25，各回波信号减去其对应的噪声水平；

步骤26，拼接得到拉平底噪的回波信号，并对所述拉平底噪的回波信号进行目标检测。

上述实施例中，拉平不同脉冲信号噪声水平的理论依据为：只有底噪数据的滑动窗口得到的平均值应为最小，对于滑动窗口中存在目标的数据计算出的平均值会较大，因此取平均值矩阵中的最小值作为底噪水平，并减去此噪声水平得到各信号形式拉平底噪的脉冲压缩信号；通过对不同信号形式的信号进行滑动窗口计算平均值，考虑纯噪声信号的一段得到的计算值小于带有目标信号的值，取平均值矩阵中的最小值作为噪声水平并减去此值即可拉平不同脉冲压缩信号的底噪；此方法实现方便，时间复杂度低，所占资源较少，且计算结果较为准确；

如图3所示，是未拉平底噪的脉冲信号压缩输出示意图，从图中可以看出，脉冲信号的波动加大，图4是利用本申请上述实施例提供的方法除去并拉平底噪后的脉冲回波信号压缩输出示意图，由图中显示结果可以得出，利用本方法除去底噪后的回波信号，整体趋于平稳。

如图5所示，本发明的实施例还提供一种雷达的脉冲回波信号的处理装置50，所述装置50包括：

获取模块51，用于获取雷达的脉冲回波信号；

处理模块52，用于根据预设滑动窗口，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量；根据所述滑动平均值向量，获得所述脉冲回波信号的噪声值；以及根据所述脉冲回波信号和所述噪声值，获得拉平底噪的回波信号。

可选的，所述预设滑动窗口的长度为预设值N，N为正整数。

可选的，所述处理模块52，用于根据预设滑动窗口，获得所述脉冲回波信号的滑动平均值向量，包括：

通过公式：

，得到预设滑动窗口的第一个平均值；

通过公式：

，

得到预设滑动窗口的第M-N个平均值；

；

其中，M为脉冲回波信号的数据值的序列

中的数据点的数量，

为预设滑动窗口的第一个平均值，

为预设滑动窗口的第M-N个平均值。

可选的，处理模块52，用于根据所述滑动平均值向量，获得所述脉冲回波信号的噪声值，包括：

可选的，处理模块52，用于根据所述脉冲回波信号和所述噪声值，获得拉平底噪的回波信号，包括：

通过

，获得拉平底噪的回波信号；

可选的，处理模块52，还用于根据拉平底噪的回波信号，对所述回波信号中的目标进行检测。

需要说明的是，该装置是与上述脉冲回波信号的处理方法相对应的装置，上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。

本发明的实施例还提供一种计算设备，包括：处理器、存储有计算机程序的存储器，所述计算机程序被处理器运行时，执行如上所述的方法。上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该实施例中，也能达到相同的技术效果。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上所述的方法。上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该实施例中，也能达到相同的技术效果。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明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、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行，某些步骤可以并行或彼此独立地执行。对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置（包括处理器、存储介质等）或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。

因此，本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。还需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。