CN117991198A - 一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法及装置，属于雷达信号处理领域，包括：首先，读取雷达基数据，通过线性退偏振比去除部分干扰数据；接着，依据速度变化筛选疑似速度值；然后，根据重复疑似速度值的个数得到干扰速度值，将数据分成疑似干扰数据和正常数据；最后，判断疑似干扰数据是否为同频干扰，将干扰去除，并对数据进行小面积滤波，去除杂点。本发明根据同频干扰和正常回波在速度上的差别，借助线性退偏振比和谱宽等参量，筛选出同频干扰的速度值，找到干扰区域并去除同频干扰，能很好的识别并去除同频干扰，同时正常回波能得到较好地保留，提高了数据的可靠性并为后续数据的观察和处理打下了良好的基础。
Description
技术领域
本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法及装置。
背景技术
根据雷达的偏振类型可将云雷达分为单发双收雷达和双发双收雷达；偏振是雷达探测电磁波在传播时其电场的振动方向，在水平方向振动的称为水平偏振波，在垂直方向振动的称为垂直偏振波；单发双收是指雷达有一个发射机和两个接收机，只发射单一偏振波，通常情况下是水平偏振波，可以同时接收水平和垂直偏振波；同频干扰是指在雷达系统中，接收机在接收目标雷达回波信号时受到来自相同频率下其他雷达系统或者其他无线信号源的干扰；目前观察到的干扰有直线状、短片状以及干扰麻点的形式，不同的干扰源往往在干扰形状、与地面夹角以及速度大小上有所不同，同频干扰的存在会直接影响雷达数据的观测，同时也会干扰雷达产品的效果。因此，如何对同频干扰进行识别，是目前需要考虑的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法及装置，能够对同频干扰进行识别。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法，所述识别方法包括：
数据读取步骤：读取雷达基数据，获取径向速度、谱宽以及线性退偏振比LDR；
线性退偏振比判断步骤：判断线性退偏振比数值异常区域前后径向对应距离库有无气象目标，如果没有，则将异常区域对应的速度值赋为无效值；
筛选步骤：如果径向上速度绝对值大，速度值变化小且有多个区域上下存在大块无效值区域时，则认为该区域疑似为同频干扰区域，并记录初始速度为疑似干扰速度值；
数据分类步骤：根据重复疑似干扰速度值的个数和输入数据的径向数，判断疑似干扰速度值是否为干扰速度值，根据速度与干扰速度值S_data的差距和谱宽的大小将数据分为疑似干扰数据和正常干扰数据；
判断去除步骤：判断疑似干扰数据是否为同频干扰，如果是，则将干扰去除，并对数据进行小面积滤波，去除杂点。
所述线性退偏振比判断步骤具体包括以下内容：
如果径向数i≤n，LDR＞m且前后距离库速度赋无效值，则对1到i径向对应距离库赋无效值，n表示设定的径向数值，m表示设定的LDR值；
如果径向数i＞n，LDR＞m且i-n+1、i-n径向对应距离库速度赋无效值，则对i-n+2到i径向对应距离库赋无效值；
如果i≤最大径向数-n，LDR＞m且i+n-1、i+n径向对应距离库速度赋无效值，则对i到i+n-2径向对应距离库赋无效值；
如果径向数i＞最大径向数-n，LDR＞m且前后距离库速度赋无效值，则对i到最大径向数对应距离库速度赋无效值。
所述筛选步骤具体包括以下内容：
如果数据区域初始速度绝对值大于等于3，该数据区域有效速度距离库和数据区域前后速度无效区域距离库的数量分别超过20，且数据区域内有效速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.5，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值；
如果数据区域初始速度绝对值大于1.5且小于3，该数据区域有效速度距离库数量超过30，前后速度无效区域距离库数量超过20，且数据区域内其余速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.3，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值。
所述数据分类步骤具体包括：当谱宽小于预设值时，如果满足以下任意一个条件，则认为对应条件下的数据疑似为同频干扰，标记为疑似干扰数据，其余数据标记为正常数据；
条件1：abs(S_data)≥3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于1，abs(S_data)表示S_data的绝对值；
条件2：2≤abs(S_data)＜3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.5；
条件3：1.5≤abs(S_data)＜2，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.2；
条件4：abs(S_data)＜1.5，且速度与S_data相等。
所述判断去除步骤具体包括：在径向上，连续疑似干扰数据组成疑似干扰区域，如果疑似干扰区域距离库的前一个距离库速度为无效值或者疑似干扰区域前一个距离库与疑似干扰区域初始距离库之间速度的绝对值之差大，且疑似干扰区域后存在连续的速度无效值区域或者疑似干扰区域末尾数据速度与最近的正常数据速度绝对值之差大，则认为疑似干扰区域为同频干扰区域，将同频干扰区域速度赋无效值；处理完所有同频干扰区域后，对有效数据进行小面积滤波，将连通区域小于预设值的数据赋无效值，去除杂点。
一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别装置，它包括数据读取模块、线性退偏振比判断模块、筛选模块、数据分类模块和判断去除模块；
所述数据读取模块：用于读取雷达基数据，获取径向速度、谱宽以及线性退偏振比LDR；
所述线性退偏振比判断模块：用于判断线性退偏振比数值异常区域前后径向对应距离库有无气象目标，如果没有，则将异常区域对应的速度值赋为无效值；
所述筛选模块：用于当径向上速度绝对值大，速度值变化小且有多个区域上下存在大块无效值区域时，则认为该区域疑似为同频干扰区域，并记录初始速度为疑似干扰速度值；
所述数据分类模块：用于根据重复疑似干扰速度值的个数和输入数据的径向数，判断疑似干扰速度值是否为干扰速度值，根据速度与干扰速度值S_data的差距和谱宽的大小将数据分为疑似干扰数据和正常干扰数据；
所述判断去除模块：用于判断疑似干扰数据是否为同频干扰，如果是，则将干扰去除，并对数据进行小面积滤波，去除杂点。
所述线性退偏振比判断模块具体实现以下内容：
如果径向数i≤n，LDR＞m且前后距离库速度赋无效值，则对1到i径向对应距离库赋无效值，n表示设定的径向数值，m表示设定的LDR值；
如果径向数i＞n，LDR＞m且i-n+1、i-n径向对应距离库速度赋无效值，则对i-n+2到i径向对应距离库赋无效值；
如果i≤最大径向数-n，LDR＞m且i+n-1、i+n径向对应距离库速度赋无效值，则对i到i+n-2径向对应距离库赋无效值；
如果径向数i＞最大径向数-n，LDR＞m且前后距离库速度赋无效值，则对i到最大径向数对应距离库速度赋无效值。
所述筛选模块具体实现以下内容：
如果数据区域初始速度绝对值大于等于3，该数据区域有效速度距离库和数据区域前后速度无效区域距离库的数量分别超过20，且数据区域内有效速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.5，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值；
如果数据区域初始速度绝对值大于1.5且小于3，该数据区域有效速度距离库数量超过30，前后速度无效区域距离库数量超过20，且数据区域内其余速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.3，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值。
所述数据分类模块具体包括：当谱宽小于预设值时，如果满足以下任意一个条件，则认为对应条件下的数据疑似为同频干扰，标记为疑似干扰数据，其余数据标记为正常数据；
条件1：abs(S_data)≥3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于1；
条件2：2≤abs(S_data)＜3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.5；
条件3：1.5≤abs(S_data)＜2，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.2；
条件4：abs(S_data)＜1.5，且速度与S_data相等。
所述判断去除模块具体包括：在径向上，连续疑似干扰数据组成疑似干扰区域，如果疑似干扰区域距离库的前一个距离库速度为无效值或者疑似干扰区域前一个距离库与疑似干扰区域初始距离库之间速度的绝对值之差大，且疑似干扰区域后存在连续的速度无效值区域或者疑似干扰区域末尾数据速度与最近的正常数据速度绝对值之差大，则认为疑似干扰区域为同频干扰区域，将同频干扰区域速度赋无效值；处理完所有同频干扰区域后，对有效数据进行小面积滤波，将连通区域小于预设值的数据赋无效值，去除杂点。
本发明具有以下优点：一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法及装置，根据同频干扰和正常回波在速度上的差别，借助线性退偏振比和谱宽等参量，筛选出同频干扰的速度值，找到干扰区域并去除同频干扰，能很好的识别并去除同频干扰，同时正常回波能得到较好地保留，提高了数据的可靠性并为后续数据的观察和处理打下了良好的基础。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为线性退偏振比判断示意图；
图3为筛选疑似干扰速度值示意图；
图4为同频干扰识别效果示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域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。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
如图1所示，本发明具体涉及一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法，首先，读取雷达基数据，通过线性退偏振比去除部分干扰数据；接着，依据速度变化筛选疑似速度值；然后，根据重复疑似速度值的个数得到干扰速度值，将数据分成疑似干扰数据和正常数据；最后，判断疑似干扰数据是否为同频干扰，将干扰去除，并对数据进行小面积滤波，去除杂点；具体包括以下内容。
S1、读取雷达基数据；
读取雷达基数据，获取径向速度V、谱宽W以及线性退偏振比LDR，为后续数据处理做准备。
S2、线性退偏振比判断；
如图2所示，该图为径向速度和线性退偏振比图像，若LDR数值异常(>2dB)区域，如图2中右边图中的黑点位置，前后径向对应距离库无气象目标，在径向速度上表现为无效值，如果图2中左边图中的黑点位置，则认为异常区域附近对应的速度值不可靠，将对应速度赋无效值；本发明输入数据为24根径向，且LDR数据量小于径向速度，故具体判断方式如下：
（1）若径向数i≤n，n为设定的径向数值，此处n=5，LDR>2且前后距离库速度赋无效值，则对1到i径向对应距离库速度赋无效值；（2）若i>5，LDR>2且i-4、i-5径向对应距离库速度赋无效值，则对i-3到i径向对应距离库赋无效值；（3）若i≤max(最大径向数)-5，LDR>2且i+4、i+5径向对应距离库速度赋无效值，则对i到i+3径向对应距离库速度赋无效值；（4）若径向数i>max-5，LDR>2且前后距离库速度赋无效值，则对i到max径向对应距离库速度赋无效值。
S3、筛选疑似干扰速度值；
如图3所示，同频干扰在速度上常表现为绝对速度较大，数值大小接近，若径向上速度绝对值较大，速度值变化较小且有一定数量的数据区域上下存在大块无效值区域，则认为该区域可能为同频干扰区域，记录初始速度为疑似干扰速度值。寻找疑似干扰速度值的具体方法如下：
（1）若数据区域初始速度绝对值大于等于3，该数据区域有效速度（速度值为有效值的速度）距离库和数据区域前后速度无效区域距离库的数量分别超过20，且该数据区域内有效速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.5，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值；（2）若区域初始速度绝对值大于1.5且小于3，该数据区域有效速度距离库数量超过30，前后速度无效区域距离库数量超过20，且该数据区域内其余速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.3，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值。
S4、数据分类；
由于同频干扰往往占据多根径向，筛选疑似干扰速度值时会得到重复数据，根据重复疑似干扰速度值的个数和输入数据的径向数，判断疑似干扰速度值是否为干扰速度值。本发明以24根径向作为输入，重复疑似速度值个数大于2时则认为该速度值为干扰速度值。观察发现，同频干扰数据的谱宽一般小于2m/s。根据速度与干扰速度值S_data的差距和谱宽的大小将有效速度分为疑似干扰数据和正常数据。具体分类方式如下：
当谱宽小于2m/s时，若（1）abs(S_data)≥3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于1，abs(S_data)表示S_data的绝对值；或者（2）2≤abs(S_data)<3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.5；或者（3）1.5≤abs(S_data)<2，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.2；或者（4）abs(S_data)<1.5，且速度与S_data相等时，认为该数据可能为同频干扰，标记为疑似干扰数据，其余数据标记为正常数据。
S5、判断并去除干扰数据；
径向上，连续疑似干扰数据组成疑似干扰区域，如果疑似干扰区域距离库的前一个距离库速度为无效值或者疑似干扰区域前一个距离库与疑似干扰区域初始距离库之间速度的绝对值之差大，且该区域后存在连续的速度无效值区域或者区域末尾数据速度与最近的正常数据速度绝对值之差较大，则认为该区域为同频干扰区域，将同频干扰区域的速度赋无效值，处理完所有同频干扰区域后，对有效数据进行小面积滤波，将连通区域小于20的数据赋无效值，去除杂点。
图4为单发双收顶扫云雷达同频干扰识别效果，左图为原始数据速度图像，从图中可以看到有两块明显的干扰，呈直线型且基本占据整个显示高度，右图为滤除同频干扰后的速度图像，与左图对比，同频干扰基本滤除且其余回波得到很好保留。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和完善，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法，其特征在于：所述识别方法包括：
数据读取步骤：读取雷达基数据，获取径向速度、谱宽以及线性退偏振比LDR；
线性退偏振比判断步骤：判断线性退偏振比数值异常区域前后径向对应距离库有无气象目标，如果没有，则将异常区域对应的速度值赋为无效值；
筛选步骤：如果径向上速度绝对值大，速度值变化小且有多个区域上下存在大块无效值区域时，则认为该区域疑似为同频干扰区域，并记录初始速度为疑似干扰速度值；
数据分类步骤：根据重复疑似干扰速度值的个数和输入数据的径向数，判断疑似干扰速度值是否为干扰速度值，根据速度与干扰速度值S_data的差距和谱宽的大小将数据分为疑似干扰数据和正常干扰数据；
判断去除步骤：判断疑似干扰数据是否为同频干扰，如果是，则将干扰去除，并对数据进行小面积滤波，去除杂点。
2.根据权利要求1所述的一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法，其特征在于：所述线性退偏振比判断步骤具体包括以下内容：
如果径向数i≤n，LDR＞m且前后距离库速度赋无效值，则对1到i径向对应距离库赋无效值，n表示设定的径向数值，m表示设定的LDR值；
如果径向数i＞n，LDR＞m且i-n+1、i-n径向对应距离库速度赋无效值，则对i-n+2到i径向对应距离库赋无效值；
如果i≤最大径向数-n，LDR＞m且i+n-1、i+n径向对应距离库速度赋无效值，则对i到i+n-2径向对应距离库赋无效值；
如果径向数i＞最大径向数-n，LDR＞m且前后距离库速度赋无效值，则对i到最大径向数对应距离库速度赋无效值。
3.根据权利要求1所述的一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法，其特征在于：所述筛选步骤具体包括以下内容：
如果数据区域初始速度绝对值大于等于3，该数据区域有效速度距离库和数据区域前后速度无效区域距离库的数量分别超过20，且数据区域内有效速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.5，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值；
如果数据区域初始速度绝对值大于1.5且小于3，该数据区域有效速度距离库数量超过30，前后速度无效区域距离库数量超过20，且数据区域内其余速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.3，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值。
4.根据权利要求1所述的一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法，其特征在于：所述数据分类步骤具体包括：当谱宽小于预设值时，如果满足以下任意一个条件，则认为对应条件下的数据疑似为同频干扰，标记为疑似干扰数据，其余数据标记为正常数据；
条件1：abs(S_data)≥3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于1，abs(S_data)表示S_data的绝对值；
条件2：2≤abs(S_data)＜3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.5；
条件3：1.5≤abs(S_data)＜2，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.2；
条件4：abs(S_data)＜1.5，且速度与S_data相等。
5.根据权利要求1所述的一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别方法，其特征在于：所述判断去除步骤具体包括：在径向上，连续疑似干扰数据组成疑似干扰区域，如果疑似干扰区域距离库的前一个距离库速度为无效值或者疑似干扰区域前一个距离库与疑似干扰区域初始距离库之间速度的绝对值之差大，且疑似干扰区域后存在连续的速度无效值区域或者疑似干扰区域末尾数据速度与最近的正常数据速度绝对值之差大，则认为疑似干扰区域为同频干扰区域，将同频干扰区域速度赋无效值；处理完所有同频干扰区域后，对有效数据进行小面积滤波，将连通区域小于预设值的数据赋无效值，去除杂点。
6.一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别装置，其特征在于：它包括数据读取模块、线性退偏振比判断模块、筛选模块、数据分类模块和判断去除模块；
所述数据读取模块：用于读取雷达基数据，获取径向速度、谱宽以及线性退偏振比LDR；
所述线性退偏振比判断模块：用于判断线性退偏振比数值异常区域前后径向对应距离库有无气象目标，如果没有，则将异常区域对应的速度值赋为无效值；
所述筛选模块：用于当径向上速度绝对值大，速度值变化小且有多个区域上下存在大块无效值区域时，则认为该区域疑似为同频干扰区域，并记录初始速度为疑似干扰速度值；
所述数据分类模块：用于根据重复疑似干扰速度值的个数和输入数据的径向数，判断疑似干扰速度值是否为干扰速度值，根据速度与干扰速度值S_data的差距和谱宽的大小将数据分为疑似干扰数据和正常干扰数据；
所述判断去除模块：用于判断疑似干扰数据是否为同频干扰，如果是，则将干扰去除，并对数据进行小面积滤波，去除杂点。
7.根据权利要求6所述的一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别装置，其特征在于：所述线性退偏振比判断模块具体实现以下内容：
如果径向数i≤n，LDR＞m且前后距离库速度赋无效值，则对1到i径向对应距离库赋无效值，n表示设定的径向数值，m表示设定的LDR值；
如果径向数i＞n，LDR＞m且i-n+1、i-n径向对应距离库速度赋无效值，则对i-n+2到i径向对应距离库赋无效值；
如果i≤最大径向数-n，LDR＞m且i+n-1、i+n径向对应距离库速度赋无效值，则对i到i+n-2径向对应距离库赋无效值；
如果径向数i＞最大径向数-n，LDR＞m且前后距离库速度赋无效值，则对i到最大径向数对应距离库速度赋无效值。
8.根据权利要求6所述的一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别装置，其特征在于：所述筛选模块具体实现以下内容：
如果数据区域初始速度绝对值大于等于3，该数据区域有效速度距离库和数据区域前后速度无效区域距离库的数量分别超过20，且数据区域内有效速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.5，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值；
如果数据区域初始速度绝对值大于1.5且小于3，该数据区域有效速度距离库数量超过30，前后速度无效区域距离库数量超过20，且数据区域内其余速度与初始速度的绝对值之差小于等于0.3，则认为该数据区域内初始速度值为疑似干扰速度值。
9.根据权利要求6所述的一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别装置，其特征在于：所述数据分类模块具体包括：当谱宽小于预设值时，如果满足以下任意一个条件，则认为对应条件下的数据疑似为同频干扰，标记为疑似干扰数据，其余数据标记为正常数据；
条件1：abs(S_data)≥3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于1，abs(S_data)表示S_data的绝对值；
条件2：2≤abs(S_data)＜3，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.5；
条件3：1.5≤abs(S_data)＜2，且速度与S_data的绝对值之差小于等于0.2；
条件4：abs(S_data)＜1.5，且速度与S_data相等。
10.根据权利要求6所述的一种单发双收顶扫云雷达同频干扰识别装置，其特征在于：所述判断去除模块具体包括：在径向上，连续疑似干扰数据组成疑似干扰区域，如果疑似干扰区域距离库的前一个距离库速度为无效值或者疑似干扰区域前一个距离库与疑似干扰区域初始距离库之间速度的绝对值之差大，且疑似干扰区域后存在连续的速度无效值区域或者疑似干扰区域末尾数据速度与最近的正常数据速度绝对值之差大，则认为疑似干扰区域为同频干扰区域，将同频干扰区域速度赋无效值；处理完所有同频干扰区域后，对有效数据进行小面积滤波，将连通区域小于预设值的数据赋无效值，去除杂点。
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