基於高分辨一維距離像的雷達目標長度計算方法
2023-05-29 16:42:56 3
專利名稱：基於高分辨一維距離像的雷達目標長度計算方法
基於高分辨一維距離像的雷達目標長度計算方法技術領域
本發明是一種用於基於警戒雷達系統，實現高分辨一維距離像下雷達目標長度計算方法，利用雷達目標的長度信息可以實現雷達目標的粗分類。
背景技術：
雷達目標的高分辨距離像是用寬帶雷達信號獲取的目標散射點子回波在雷達射線上投影的向量和的幅度波形。高分辨距離像樣本反映了在一定雷達視角時，雷達目標上散射體的雷達散射截面積沿雷達視線的分布情況，體現了散射點的相對幾何關係，因此高分辨一維距離像能夠反映出雷達目標在雷達視線上精細的幾何結構特徵，通過統計散射點的相對幾何關係可以估算雷達目標的長度，長度是雷達目標的一個較為直觀的特徵，利用雷達目標的長度信息可以實現雷達目標的粗分類。
基於高分辨一維距離像的技術研究是雷達領域的研究熱點之一，目前很多研究是基於模板匹配的，如在2007年3月南京理工大學學位論文《基於一維距離像的雷達目標識別》中提出的利用基於模糊極小極大神經網絡和基於支持向量機的方法對一維距離像模板進行分類器訓練進行模板匹配的方法。
與其他文獻中提出的方法不同，本發明針對雷達目標的散射點結構特徵，通過估算雷達目標的長度，實現雷達目標的粗分類。發明內容
本發明的目的在於提供一種解決預警雷達系統的高分辨一維距離像下雷達目標長度的計算方法，有效地實現雷達目標的粗分類。通過本發明，能夠在預警雷達系統中實現在視距內對各種運動狀態下的海面、地面中大型目標進行有效的長度計算，並且計算雷達目標長度誤差在真實雷達目標長度的10%之內。
實現本發明的技術解決方案為首先對接收到的一維距離像檢測全局極大值和全局極小值，做序列歸一初始化處理； 計算每幅一維距離像的歸一信噪比；對序列歸一初始化後的一維距離像，計算其峰度矩陣， 利用離群峰度法剔除異常一維距離像；對剔除異常一維距離像後的一維距離像做模糊冪級數變換處理；對模糊冪級數變換處理後的一維距離像做非相干積累；根據虛警概率和正態分布分布特性設置雷達目標一維距離像局部閾值；計算雷達目標的徑向長度；計算雷達目標的長度。
本發明與現有技術相比，其顯著優點為採用離群峰度法剔除異常一維距離像的預處理方法，能夠準確、有效地剔除一維距離像信息中的異常一維距離像，而且其實現方法簡單。採用模糊冪級數變換方法提高一維距離像歸一信噪比，能夠有效的提高一維距離像的歸一信噪比。採用分析虛警概率和正態分布特性設置雷達目標一維距離像局部閾值的方法，能夠準確、有效地提取出雷達目標一維距離像信息，該方法具有自適應性好，檢測概率高的特點。本發明的提出和工程實現在雷達目標檢測和識別領域具有很高的推廣應用價值。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
圖I是本發明的數據流程圖。
圖2是序列歸一初始化處理後的歸一信噪比計算和峰度計算示意圖。
圖3是本發明的離群峰度法剔除異常一維距離像示意圖。
圖4是本發明的模糊冪級數變換處理示意圖。
圖5是本發明的非相干積累示意圖。
圖6是本發明的雷達目標一維距離像提取示意圖。
具體實施方式
本發明高分辨一維距離像下雷達目標長度計算方法具體實施步驟為，參見附圖 I (I)一維距離像的序列歸一初始化處理，方法如下確定一維距離像的全局極大值和全局極小值，計算樣本數據與全局極小值的差值和全局極大值與全局極小值差值的比值。Df_ P-min(f)
— maz(F)-mmOP)其中卜是一維距離像樣本數據，max(P)是樣本數據的全局極大值I m(P)是樣本數據的全局極小值，P'是序列歸一初始化處理後的樣本數據。
(2)計算一維距離像的歸一信噪比，方法如下根據高分辨一維距離像解析度和雷達目標徑向長度關係，可以估算出雷達目標一維距離像在高分辨一維距離像中所佔的距離單元個數為ikf* — ~~ s其中z是雷達目標長度，在這裡選取現有雷達目標長度集合的最小上限，s是雷達距離解析度，#是雷達目標在高分辨一維距離像中的距離單元個數。
確定一維距離像的全局極大值的位置，默認全局極大值前後各f距離單元為雷達目標一維距離像距離單元區域，將餘下的距離單元視為噪聲並平均分組，分別求取每組的全局極大值，選取全局極大值集合中的中間值作為噪聲，計算歸一信噪比。
20 ^log10(IZz)其中為歸一信噪比，Λ'為噪聲。
(3)離群峰度法剔除異常一維距離像，方法如下計算一維距離像的峰度矩陣K，找到峰度矩陣的最大元素max(K)及其對應的一維距離像，統計餘下一維距離像集合和離群峰度集合休)其中#是一維距離像的個數，尤是餘下的第i個一維距離像樣本數據a是樣本均值，巧是樣本標準方差，E(Xi-A)4是第i個一維距離像樣本數據的4階中心距。如果h非正，則認為第i個一維距離像為異常一維距離像，將樣本數據置為0，如附圖2、附圖3。
(4)分別對每幅一維距離像做模糊冪級數變換處理，方法如下
權利要求
1.基於高分辨一維距離像的雷達目標長度計算方法，其特徵在於通過離群峰度法剔除異常一維距離像；然後對剔除異常一維距離像後的一維距離像做模糊冪級數變換處理;根據虛警概率和正態分布特性設置雷達目標一維距離像局部閾值；計算雷達目標的徑向長度；最後計算雷達目標的長度並修正；通過該方法計算雷達目標長度誤差在真實雷達目標長度的10%之內。
2.如權利要求I所述的基於高分辨一維距離像的雷達目標長度計算方法，其特徵在於離群峰度法剔除異常一維距離像處理方法，該方法通過統計一維距離像的峰度矩陣和峰度矩陣的一階中心距，自適應剔除異常一維距離像，降低不同歸一信噪比下異常一維距離像的影響。
3.如權利要求I所述的基於高分辨一維距離像的雷達目標長度計算方法，其特徵在於雷達目標一維距離像局部閾值構建方法，該方法通過統計噪聲的一階中心距和二階中心距，自適應構建雷達目標一維距離像局部閾值，提取雷達目標一維距離像信息，降低強噪聲和虛警的影響。
全文摘要
本發明涉及一種基於常規警戒雷達高分辨一維距離像下雷達目標長度計算的實現方法。該方法主要適用於常規寬帶非相參警戒雷達的雷達目標長度計算。其主要流程是首先對接收到的一維距離像做序列歸一初始化處理，計算歸一信噪比；然後通過離群峰度方法剔除異常一維距離像，通過模糊冪級數變換的方法提高歸一信噪比；最後對剔除異常和模糊冪級數變換處理後的一維距離像做非相干積累，設置雷達目標一維距離像局部閾值，計算雷達目標的長度並進行修正。本發明所提供的方法具有工程實現簡單、預處理效果好、所用方法理論依據充分等特點，並且計算雷達目標長度誤差在真實雷達目標長度的10%之內。
文檔編號G01S7/02GK102928822SQ201210433979
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者楊學嶺, 管志強 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所