CN114720945A - 一种w波段连续波雷达地物杂波抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种W波段连续波雷达地物杂波抑制方法，接收雷达回波信号，经MTD处理之后，形成目标点迹；按照航迹起始准则进行起航，生成航迹信息；计算目标速度平均值EV和方差PV，分别与对应的阈值进行对比，判断目标是否为地物杂波点；按照航迹点的距离方位实时更新目标范围，得到更新后的距离方位范围为Zonei；将判定为地物杂波点的点迹对应的目标点迹范围Zonei，判定为地物杂波点范围；将Zonei距离扩充m米，方位扩充n密位区域作为地物杂波范围，并对范围内的杂波点归类进行跟踪管理；未被划定为地物范围内的航迹点作为运动目标进行跟踪管理。采用本发明后，地物杂波得到有效抑制，地物范围外的目标点得到稳定跟踪。

Description

一种W波段连续波雷达地物杂波抑制方法
技术领域
本发明属于雷达技术领域，涉及一种雷达地物杂波抑制方法。
背景技术
雷达利用目标对电磁波的反射来发现并测定目标位置，从而实现对运动目标的跟踪。对地雷达由于使用环境复杂，目标背景较多且种类繁杂，导致对地目标的跟踪会因地物杂波的影响而变得异常困难。常见的地物杂波抑制方法主要包括MTI(动目标显示)、MTD(动目标检测)和PD(脉冲多普勒)技术等，统称为频域处理，主要利用运动目标和固定地物相对雷达的运动速度不同从而引起多普勒频率的差异来进行区分。
现有技术都是利用目标与杂波之间的频率差异进行区分，地物杂波频率基本处于零通道附近，因此，利用MTI对消或者MTD动目标检测即可进行区分，但是某型W波段连续波雷达，因为波长较短，仅有3mm，速度模糊较高，频率模糊较高，导致零通道附近未必就是地物杂波，也有可能是其他重频率的目标，因此，传统应用于X波段、K波段雷达的杂波抑制方法对W波段雷达均不适用，无法直接解除速度模糊，从而导致无法直接利用传统频率差异的方式抑制地物杂波。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种W波段连续波雷达地物杂波抑制方法，利用目标跟踪过程中目标运动特性的不同来区分地物杂波和运动目标，实现对运动目标的稳定跟踪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
(1)接收雷达回波信号，经MTD处理之后，形成目标点迹；
(2)根据目标点迹信息按照航迹起始准则进行起航，按照预先设定的波门进行匹配相关，预推、滤波后，生成航迹信息；
(3)连续多次扫描预推更新之后，计算目标速度的平均值EV和方差PV；将速度平均值以及方差分别与对应的阈值进行对比，判断目标是否为地物杂波点；
(4)按照航迹点的距离方位实时更新目标范围，连续测i个扫描周期进行积累判断，得到更新后的距离方位范围为Zonei；
(5)将判定为地物杂波点的点迹对应的目标点迹范围Zonei，判定为地物杂波点范围；将Zonei距离扩充m米，方位扩充n密位区域作为地物杂波范围，并对范围内的杂波点归类进行跟踪管理；
(6)未被划定为地物范围内的航迹点作为运动目标进行跟踪管理。
所述的步骤(2)按照3/4逻辑准则进行起航，即4个扫描周期内，有3个扫描周期实现成功关联，即建立航迹，起始成功。
所述的步骤(3)连续5～10次扫描预推更新之后，计算目标速度的平均值EV和方差PV。
所述的步骤(3)将速度均值EV<0.5m/s且速度方差PV>0.5的目标判定为地物杂波点。
所述的步骤(4)获得第一次扫描的点迹距离R1和方位B1，第二次扫描的点迹距离为R2，方位为B2，则两次扫描的航迹点距离方位范围Zone1为[R1，R2]和[B1，B2]，获得第三次扫描的点迹距离R3和方位B3后，将距离方位范围Zone1更新为Zone2，即[R2，R3]和[B2，B3]，以此类推，直至得到Zonei。
所述的步骤(5)中，m和n均取值为1。
本发明的有益效果是：与某型W波段连续波雷达配套，以实现对地物杂波的有效抑制，从而实现对地面运动目标的稳定跟踪。未采用本发明时，某型W波段连续波雷达无法通过传统方法进行地物杂波的抑制，地物杂波过多导致虚假航迹过多，影响对真实目标航迹的观察与处理。采用本发明后，地物杂波得到有效抑制，地物范围外的目标点得到稳定跟踪。
本发明已经经过大量外场试验论证，经过各种实际环境验证，能够实现对地物杂波的有效抑制，且能够实现对地面运动目标的稳定跟踪。
附图说明
图1是本发明搭载的***平台框图。
图2是本发明地物杂波抑制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明的核心思想是：为了提高雷达威力及监测概率，采用将所有滤波器通道过门限目标集中处理。通过对目标运动特性的统计特性进行分析，识别地物杂波及运动目标。之后对防护林、灌木等有摆动速度的动态地物，电线杆、栏杆、房屋等静态地物，分别按照跟踪管理归类统计，实时动态更新地物范围，对地物范围外的目标点作为动目标跟踪管理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
(1)雷达开机，打开发射，雷达开始正常工作，接收回波信号，经MTD处理之后，形成目标点迹发送至数据处理器；
(2)数据处理器根据目标点迹信息按照航迹起始准则进行起航，按照预先设定的波门进行匹配相关，预推、滤波后，生成航迹信息(包括速度、航向)；
(3)连续多次扫描预推更新之后，计算目标速度的平均值EV和方差PV。建议多次的取值范围为5-10次。某型W波段连续波雷达采用8次进行统计信息的获取。
Figure BDA0003590825270000031
Figure BDA0003590825270000032
根据目标和地物杂波的不同的运动特性，例如目标(人或车)速度基本大于等于0.5m/s，且方差较小。地物杂波(防护林、灌木等)，其物体来回摆动，具有摆动速度，速度均值理论应趋于0，且方差较大。按照多次试验数据的统计分析，某型W波段连续波雷达采用如下判断准则进行区分，若速度均值EV<0.5m/s，速度方差PV>0.5，则判定为地物杂波点。
(4)按照航迹点的距离方位实时更新目标范围，如第一屏点迹距离R1，方位B1，则范围为点(R1，B1)，第二屏点迹距离R2，方位B2，取两屏航迹点的距离方位范围Zone1进行管理，第三屏点迹距离R3，方位B3，将距离方位范围Zone1进行更新管理，更新为Zone2……，以此类推，连续测若干个扫描周期进行积累判断，更新后的距离方位范围为Zone7；
(5)第(3)步判定为地物杂波点的点迹，其对应的第(4)步的目标点迹范围Zone7，判定为地物杂波点范围。将Zone7距离扩充±1米，方位扩充±1密位区域作为地物杂波范围，并对范围内的杂波点归类进行跟踪管理；
(6)未被划定为地物范围内的航迹点作为运动目标进行跟踪管理。
本发明实施例所搭载的***平台如图1所示，主要由操控终端、数据处理器、信号处理器、发射机、接收机和天线组成。下行支路由操控终端下发控制指令，数据处理器下发信号处理器执行。上行支路由目标反射回来的回波由天线转至接收机，再经信号处理器处理之后，转给数据处理器，数据处理器完成对点迹数据的处理后上报至操控终端界面显示。其中，本方法集中在数据处理器模块中完成设计实现，如图2所示，具体实现步骤如下：
步骤一：雷达开机，接收回波信号，信号处理器处理后将目标点迹信息发送至数据处理器，点迹信息中包含距离R、方位B、多普勒通道号Nf、时间信息T和幅度信息A，根据凝聚准则对信处原始点迹进行凝聚处理，得到凝聚点；
步骤二：依据凝聚点按照3/4逻辑准则进行航迹起始，即4个扫描周期内，有3个扫描周期实现成功关联，即建立航迹，起始成功；
步骤三：依据预先设计的目标运动模型和卡尔曼滤波算法，对凝聚点进行预推，滤波，连续8个扫描周期后，计算目标速度的平均值EV和方差值PV；
步骤四：按照地物杂波和目标的区分准则进行区分，即若速度均值EV<0.5m/s，速度方差PV>0.5，则判定为地物杂波点，其余为目标点；
步骤五：前8个扫描周期实时更新航迹点所处的范围，例如，点迹A第一次扫描周期内距离为2000米，方位为500密位；第二次扫描周期内距离为2001，方位为503密位；则点迹A范围距离为[2000米，2001米]，方位为[500密位，503密位]，第三次扫描周期内距离为1999米，方位498密位，则点迹A范围更新为距离为[1999米，2001米]，方位为[498密位，503密位]，…，依次类推，第八次扫描周期结束后，点迹A范围更新为Zone7，距离为[RS，RE]，方位为[BS，BE]；
步骤六：当点迹A在步骤三被判定为地物杂波时，则将Zone7进行扩充更新，更新后的点迹A的范围为距离为[RS-1,RE+1]，方位为[BS-1,BE+1]，将此范围内的航迹点全部归并为地物杂波点并统一管理；
步骤七：其余航迹点作为目标类继续跟踪处理。
本发明所搭载的***已完成了外场实地测试，试验证明，通过本发明，可以有效抑制地物杂波，实现对运动目标的稳定跟踪。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种W波段连续波雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)接收雷达回波信号，经MTD处理之后，形成目标点迹；
(2)根据目标点迹信息按照航迹起始准则进行起航，按照预先设定的波门进行匹配相关，预推、滤波后，生成航迹信息；
(3)连续多次扫描预推更新之后，计算目标速度的平均值EV和方差PV；将速度平均值以及方差分别与对应的阈值进行对比，判断目标是否为地物杂波点；
(4)按照航迹点的距离方位实时更新目标范围，连续测i个扫描周期进行积累判断，得到更新后的距离方位范围为Zonei；
(5)将判定为地物杂波点的点迹对应的目标点迹范围Zonei，判定为地物杂波点范围；将Zonei距离扩充m米，方位扩充n密位区域作为地物杂波范围，并对范围内的杂波点归类进行跟踪管理；
(6)未被划定为地物范围内的航迹点作为运动目标进行跟踪管理。
2.根据权利要求1所述的W波段连续波雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，所述的步骤(2)按照3/4逻辑准则进行起航，即4个扫描周期内，有3个扫描周期实现成功关联，即建立航迹，起始成功。
3.根据权利要求1所述的W波段连续波雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，所述的步骤(3)连续5～10次扫描预推更新之后，计算目标速度的平均值EV和方差PV。
4.根据权利要求1所述的W波段连续波雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，所述的步骤(3)将速度均值EV<0.5m/s且速度方差PV>0.5的目标判定为地物杂波点。
5.根据权利要求1所述的W波段连续波雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，所述的步骤(4)获得第一次扫描的点迹距离R1和方位B1，第二次扫描的点迹距离为R2，方位为B2，则两次扫描的航迹点距离方位范围Zone1为[R1，R2]和[B1，B2]，获得第三次扫描的点迹距离R3和方位B3后，将距离方位范围Zone1更新为Zone2，即[R2，R3]和[B2，B3]，以此类推，直至得到Zonei。
6.根据权利要求1所述的W波段连续波雷达地物杂波抑制方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，m和n均取值为1。
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