CN202119905U - 敏捷雷达数据处理装置 - Google Patents

Abstract

一种敏捷雷达数据处理装置，包括雷达、数据库以及上位机，雷达、数据库和上位机依次相连，所述的上位机包括用以进行雷达海杂波数据预处理的数据预处理模块、用以建立预报模型的预报模型建模模块和用以进行海杂波预测的海杂波预报模块，所述数据库与所述数据预处理模块连接，所述数据预处理模块与所述预报模型建模模块，所述预报模型建模模块与所述海杂波预报模块连接。本实用新型提供一种能准确快速预报雷达海杂波、响应速度快、预报精度高的敏捷雷达数据处理装置。

Description

敏捷雷达数据处理装置

技术领域

本实用新型涉及雷达数据处理领域，特别地，涉及一种敏捷雷达数据处理装置。

背景技术

海杂波，即来自于被雷达发射信号照射的一片海面的后向散射回波。由于海杂波对来自海面或接近海面的“点”目标，如航海浮标及漂浮在海上的冰块等目标的雷达回波的可检测性形成严重制约，因此海杂波的研究对海洋背景中轮船等目标的探测性能具有十分重要的影响从而具有重要理论意义和实用价值。

习惯上海杂波被视为单一随机过程，如对数正态分布、K分布等。然而这些模型在实际应用中都有其特定的局限性，其中一个重要原因是海杂波看似随机的波形，实际上并不具有随机分布特性。

发明内容

为了克服传统雷达数据处理的无法准确预测雷达海杂波、响应速度慢、预报精度不高的不足，本实用新型提供一种能准确快速预报雷达海杂波、响应速度快、预报精度高的敏捷雷达数据处理装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种敏捷雷达数据处理装置，包括雷达、数据库以及上位机，雷达、数据库和上位机依次相连，所述的上位机包括用以进行雷达海杂波数据预处理的数据预处理模块、用以建立预报模型的预报模型建模模块和用以进行海杂波预测的海杂波预报模块，所述数据库与所述数据预处理模块连接，所述数据预处理模块与所述预报模型建模模块，所述预报模型建模模块与所述海杂波预报模块连接。

进一步，所述的上位机还包括：用以更新预报模型的判别模型更新模块，所述判别模型更新模块与所述预报模型建模模块连接。

再进一步，所述的上位机还包括：用以将海杂波预报模块计算得到的预报值在上位机显示的结果显示模块，所述海杂波预报模块与所述结果显示模块连接。

本实用新型的技术构思为：本实用新型针对雷达海杂波的混沌特性，对雷达海杂波数据进行重构，并对重构后的数据进行非线性拟合，实现对雷达海杂波的在线预报。

本实用新型的有益效果主要表现在：1、建立了雷达海杂波预报模型，可以高精度在线预测雷达海杂波；2、所用的建模方法只需较少样本即可，响应速度快。

附图说明

图1是本实用新型所提出的装置的硬件结构图；

图2是本实用新型所提出的上位机的功能模块图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。本实用新型实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

参照图1、图2，一种敏捷雷达数据处理装置，包括雷达1连接的数据库2、及上位机3，雷达1、数据库2和上位机3依次相连，所述雷达1对所检测海域进行照射，并将雷达海杂波数据储存到所述的数据库2，所述的上位机3包括：

数据预处理模块4，用以进行雷达海杂波数据预处理，采用如下过程完成：

1)从数据库中采集N个雷达海杂波回波信号幅值x_i作为训练样本，其中，i＝1，...，N；

2)对训练样本进行归一化处理，得到归一化幅值

${\stackrel{\‾}{x}}_i=\frac{x_i-\min x}{\max x-\min x}$

其中，minx表示训练样本中的最小值，maxx表示训练样本中的最大值；

3)将归一化后的训练样本重构，分别得到输入矩阵X和对应的输出矩阵Y：

$X=\left[\begin{array}{cccc}{\stackrel{\‾}{x}}_1& {\stackrel{\‾}{x}}_2& L& {\stackrel{\‾}{x}}_D\\ {\stackrel{\‾}{x}}_2& {\stackrel{\‾}{x}}_3& L& {\stackrel{\‾}{x}}_{D+1}\\ M& M& O& M\\ {\stackrel{\‾}{x}}_{N-D}& {\stackrel{\‾}{x}}_{N-D+1}& L& {\stackrel{\‾}{x}}_{N-1}\end{array}\right]$

$Y=\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\‾}{x}}_{D+1}\\ {\stackrel{\‾}{x}}_{D+2}\\ M\\ {\stackrel{\‾}{x}}_N\end{array}\right]$

其中，D表示重构维数，D为自然数，且D＜N，D的取值范围为50-70；

预报模型建模模块5，用以建立预报模型，采用如下过程完成：将得到的X、Y代入如下二次规划问题：

$\underset{\mathrm{\α}{,\mathrm{\α}}^{*}}{\max }\{-\frac{1}{2}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\α}}_i-{\mathrm{\α}}_i^{*})({\mathrm{\α}}_j-{\mathrm{\α}}_j^{*})\exp (-||{\stackrel{\‾}{x}}_i-{\stackrel{\‾}{x}}_j||/{\mathrm{\θ}}^2)-\mathrm{\ϵ}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\α}}_i+{\mathrm{\α}}_i^{*})+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i({\mathrm{\α}}_i-{\mathrm{\α}}_i^{*})\}$

$s.t.\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\α}}_i-{\mathrm{\α}}_i^{*})=0$

0≤α_i≤γ

$0\≤{\mathrm{\α}}_i^{*}\≤\mathrm{\γ}$

求解可得待估计函数f(x)：

$f\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\α}}_i^{*}-{\mathrm{\α}}_i)\exp (-||x-x_i||/{\mathrm{\θ}}^2)$

其中，M是支持向量的数目，α_i和α_j是拉格朗日乘子，

和

是支持向量，

其中，i＝1，…，M，i＝1，…，M，

和exp(-||x-x_i||/θ²)均为支持向量机的核函数，x_j为第j个雷达海杂波回波信号幅值，θ是核参数，ε是不敏感系数，x表示输入变量，y_i是Y的第i个分量，γ是惩罚系数；

海杂波预报模块6，用以进行海杂波预测，采用如下过程完成：

1)在采样时刻t采集D个海杂波回波信号幅值得到TX＝[x_t-D+1，K，x_t]，x_t-D+1表示第t-D+1采样时刻的海杂波回波信号幅值，x_t表示第t采样时刻的海杂波回波信号幅值；

2)进行归一化处理；

$\stackrel{\‾}{\mathrm{TX}}=\frac{\mathrm{TX}-\min x}{\max x-\min x}$

3)代入预报模型建模模块得到的待估计函数f(x)得到采样时刻(t+1)的海杂波预报值。

所述的上位机3还包括：判别模型更新模块8，按设定的采样时间间隔采集数据，将得到的实测数据与模型预报值比较，如果相对误差大于10％，则将新数据加入训练样本数据，更新预报模型。

所述上位机3还包括：结果显示模块7，用于将海杂波预报模块计算得到的预报值在上位机显示。

所述上位机3的硬件部分包括：I/O元件，用于数据的采集和信息的传递；数据存储器，存储运行所需的数据样本和运行参数等；程序存储器，存储实现功能模块的软件程序；运算器，执行程序，实现指定的功能；显示模块，显示设置的参数和运行结果。

Claims (3)

1.一种敏捷雷达数据处理装置，包括雷达、数据库以及上位机，雷达、数据库和上位机依次相连，其特征在于：所述的上位机包括用以进行雷达海杂波数据预处理的数据预处理模块、用以建立预报模型的预报模型建模模块和用以进行海杂波预测的海杂波预报模块，所述数据库与所述数据预处理模块连接，所述数据预处理模块与所述预报模型建模模块，所述预报模型建模模块与所述海杂波预报模块连接。

2.如权利要求1所述的敏捷雷达数据处理装置，其特征在于：所述的上位机还包括：用以更新预报模型的判别模型更新模块，所述判别模型更新模块与所述预报模型建模模块连接。

3.如权利要求1或2所述的敏捷雷达数据处理装置，其特征在于：所述的上位机还包括：用以将海杂波预报模块计算得到的预报值在上位机显示的结果显示模块，所述海杂波预报模块与所述结果显示模块连接。

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