基于相對(duì)功率和相位線性度的海面目標(biāo)凝聚方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及基于相對(duì)功率和相位線性度的海面 目標(biāo)凝聚方法，用于機(jī)載或艦載掃描雷達(dá)的海雜波背景下目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果的凝聚和尺寸輔助 信息的抽取。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)海監(jiān)視的機(jī)載或艦載雷達(dá)多采用低重頻波束掃描工作模式，每個(gè)波位駐留時(shí)間 短、脈沖數(shù)少。即使在低分辨模式下（距離和方位），很多海面目標(biāo)（如大型船只和島礁等） 由于尺寸大或目標(biāo)強(qiáng)回波導(dǎo)致的波束旁瓣泄漏使得目標(biāo)表現(xiàn)為距離-方位分布式目標(biāo)。也 就是說(shuō)，該些雷達(dá)目標(biāo)的回波能量會(huì)擴(kuò)散到鄰近的波位或距離單元之中，造成在相鄰距離 單元和波位中可能都將檢測(cè)出目標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用中不能簡(jiǎn)單地將每個(gè)位置檢測(cè)出目標(biāo)的距 離-方位當(dāng)作一個(gè)單獨(dú)的目標(biāo)來(lái)處理，需要對(duì)目標(biāo)單元進(jìn)行凝聚，報(bào)告目標(biāo)的精確位置W 及輔助的尺寸信息（回波占據(jù)分辨單元的數(shù)目）。
[0003] 目前的大多數(shù)凝聚方法是按照分辨單元上的鄰近原則進(jìn)行凝聚。該種凝聚方法在 目標(biāo)定位精度上不夠精確，而且島礁、大船附近的中小型艦船在凝聚過(guò)程中容易丟失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出基于相對(duì)功率和相位線性度的海面目標(biāo)凝聚方法，實(shí)現(xiàn)機(jī) 載或艦載掃描雷達(dá)在海雜波背景下目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果的凝聚和尺寸輔助信息的抽取，提高了目 標(biāo)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)。
[0006] 基于相對(duì)功率和相位線性度的海面目標(biāo)凝聚方法包括W下步驟：
[0007] 步驟1，利用雷達(dá)發(fā)射連續(xù)的脈沖信號(hào)，利用雷達(dá)接收回波S維數(shù)據(jù)陣列X，回波 數(shù)據(jù)陣列X是一個(gè)MXKXW維的陣列，其中，M表示回波數(shù)據(jù)陣列X的累積脈沖數(shù)，K表示 回波數(shù)據(jù)陣列X的距離單元數(shù)，W表示回波數(shù)據(jù)陣列X的波位數(shù)；回波數(shù)據(jù)陣列X中第m個(gè) 脈沖第k個(gè)距離單元第W個(gè)波位的元素表示為X(m, k, W)，m = 1，2,…，M ;k = 1，2,…，K ;w =1，2,…，W;
[000引步驟2,對(duì)回波數(shù)據(jù)陣列X進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，得出距離-方位矩陣D，距離-方位矩陣 D的每個(gè)元素為0或1，距離-方位矩陣D是一個(gè)大小為KXW的矩陣，距離-方位矩陣D第 k行對(duì)W列的元素表示為D化，W);如果距離-方位矩陣D第k行對(duì)W列的元素D化，W)為0， 則說(shuō)明雷達(dá)的第k個(gè)距離單元第W個(gè)波位沒(méi)有目標(biāo)，如果距離-方位矩陣D第k行對(duì)W列 的元素D也W)為1，則說(shuō)明雷達(dá)的第k個(gè)距離單元第W個(gè)波位有目標(biāo)；
[0009] 步驟3,將任一個(gè)距離單元與任一個(gè)波位組成的二維位置坐標(biāo)記為一個(gè)距離-方 位分辨單元，則雷達(dá)的距離-方位分辨單元共有KXW個(gè)，得出雷達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨 單元M個(gè)脈沖的真實(shí)相位序列Qi，i = 1，2,…，KXW ;
[0010] 步驟4,得出距離-方位矩陣D中元素為1的每個(gè)距離-方位分辨單元的相位線性 度；
[0011] 步驟5,得出距離-方位矩陣D中元素為1的每個(gè)距離-方位分辨單元的功率值；
[0012] 步驟6,將距離-方位矩陣D中數(shù)值為1的元素按照八鄰域連通性劃分為多個(gè)連通 區(qū)域，劃分得出的連通區(qū)域的個(gè)數(shù)表示為N ;
[0013] 步驟7,計(jì)算第j個(gè)連通區(qū)域所有距離-方位分辨單元的功率值的均值Ej.、W及第 j個(gè)連通區(qū)域所有距離-方位分辨單元的線性相位度的倒數(shù)的均值Lj.，j = 1，2,…，N ;
[0014] 步驟8,得出第j個(gè)連通區(qū)域第r個(gè)距離-方位分辨單元的相對(duì)功率和相對(duì)線性相 位度倒數(shù)的和Zit，Zit= e t/Ej.+l/(Lj. S t)，e,表示距離-方位矩陣D中第j個(gè)連通區(qū)域第 r個(gè)距離-方位分辨單元的功率值，S t表示距離-方位矩陣D中第j個(gè)連通區(qū)域第r個(gè)距 離-方位分辨單元的線性相位度，r = 1，2,…，Sj.，Sj.表示距離-方位矩陣D中第j個(gè)連通 區(qū)域的距離-方位分辨單元的個(gè)數(shù)；將第j個(gè)連通區(qū)域每個(gè)距離-方位分辨單元的相對(duì)功 率和相對(duì)線性相位度倒數(shù)的和的最大值記為：第j個(gè)連通區(qū)域統(tǒng)計(jì)量最大值；將第j個(gè)連 通區(qū)域統(tǒng)計(jì)量最大值對(duì)應(yīng)的距離-方位分辨單元作為第j個(gè)連通區(qū)域凝聚成的目標(biāo)位置。
[0015] 本發(fā)明的有益效果為：在本發(fā)明中，聯(lián)合利用了檢測(cè)到鄰近距離-方位分辨單元 的相對(duì)功率強(qiáng)度和分辨單元回波相位線性度（低多普勒分辨條件下的徑向運(yùn)動(dòng)信息表征） 確定主體目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)海雜波背景下擴(kuò)展目標(biāo)的凝聚，能有效減小雜波干擾，區(qū)分出相 鄰目標(biāo)，提高檢測(cè)到目標(biāo)數(shù)量的準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的基于相對(duì)功率和相位線性度的海面目標(biāo)凝聚方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0018] 目前的大多數(shù)凝聚方法是按照分辨單元上的鄰近原則進(jìn)行凝聚。該種凝聚方法在 目標(biāo)定位精度上不夠精確，而且島礁、大船附近的中小型艦船在凝聚過(guò)程中容易丟失。其丟 失的主要原因在于該些中小型艦船需要依靠多普勒信息與鄰近的島礁和大船進(jìn)行區(qū)分。在 本發(fā)明中，我們聯(lián)合利用了檢測(cè)到鄰近距離-方位分辨單元的相對(duì)功率強(qiáng)度和分辨單元回 波相位線性度（低多普勒分辨條件下的徑向運(yùn)動(dòng)信息表征）的聯(lián)合目標(biāo)凝聚算法。該算法 是在前期申請(qǐng)的單純基于相位線性度的凝聚方法的近一步改善。
[0019] 參照?qǐng)D1，為本發(fā)明的基于相對(duì)功率和相位線性度的海面目標(biāo)凝聚方法的流程圖。 該基于相對(duì)功率和相位線性度的海面目標(biāo)凝聚方法包括W下步驟：
[0020] 步驟1，利用雷達(dá)發(fā)射連續(xù)的脈沖信號(hào)，利用雷達(dá)接收回波S維數(shù)據(jù)陣列x(距 離-方位-脈沖），回波數(shù)據(jù)陣列X是一個(gè)MXKXW維的陣列，其中，M表示回波數(shù)據(jù)陣列X 的累積脈沖數(shù)，K表示回波數(shù)據(jù)陣列X的距離單元數(shù)，W表示回波數(shù)據(jù)陣列X的波位數(shù)；
[0021] 本發(fā)明實(shí)施例中，回波數(shù)據(jù)陣列X中第m個(gè)脈沖第k個(gè)距離單元第W個(gè)波位的元 素表示為 X (m, k, W)，m = 1, 2,…，M ;k = 1, 2,…，K ;w = 1, 2,…，W。
[0022] 本發(fā)明實(shí)施例中，將雷達(dá)的任一距離單元和任一波位組成的二維位置坐標(biāo)記為雷 達(dá)的一個(gè)距離-方位分辨單元。
[0023] 步驟2,根據(jù)雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法對(duì)回波數(shù)據(jù)陣列X進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，得出距離-方位 矩陣D，距離-方位矩陣D的每個(gè)元素為0或1，距離-方位矩陣D是一個(gè)大小為KXW的矩 陣，距離-方位矩陣D第k行對(duì)W列的元素表示為D化，W);如果距離-方位矩陣D第k行對(duì) W列的元素D也W)為0,則說(shuō)明雷達(dá)的第k個(gè)距離單元第W個(gè)波位沒(méi)有目標(biāo)，如果距離-方 位矩陣D第k行對(duì)W列的元素D也W)為1，則說(shuō)明雷達(dá)的第k個(gè)距離單元第W個(gè)波位有目 標(biāo)。
[0024] 在步驟2中，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法為現(xiàn)有的雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法，在此不再詳述。
[0025] 步驟3,將任一個(gè)距離單元與任一個(gè)波位組成的二維位置坐標(biāo)記為一個(gè)距離-方 位分辨單元，則雷達(dá)的距離-方位分辨單元共有KXW個(gè)，得出雷達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨 單元M個(gè)脈沖的真實(shí)相位序列Qi，i = 1，2,…，KXW。
[0026] 步驟3具體包括W下子步驟：
[0027] (3. 1)將任一個(gè)距離單元與任一個(gè)波位組成的二維位置坐標(biāo)記為一個(gè)距離-方 位分辨單元，則雷達(dá)的距離-方位分辨單元共有KXW個(gè)，計(jì)算得出雷達(dá)第i個(gè)距離-方 位分辨單元第m個(gè)脈沖的纏繞相位Wrap化ase (m)，Wrap化ase (m) = arg狂(m, k, W))，m = 1，2,…，M，i = 1，2,…，KXW。
[002引 （3. 2)給真實(shí)相位賦初值，令雷達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨單元第1個(gè)脈沖的真實(shí)相 位UnWrap化ase (1) = Wrap化ase (1)，令雷達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨單元第2個(gè)脈沖的纏繞 相位與雷達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨單元第1個(gè)脈沖的真實(shí)相位的相位差A(yù) (2)為：
[0029] A (2) = Wrap化ase (2)-UnWrap化ase (1)。
[0030] (3.扣若油s ( A (2))《31，則令 UnWrap化ase 0) = UnWrap化ase (1) + A (2)，然后 跳至步驟（3. 5)，abs ( ?)表示取絕對(duì)值；若abs ( A (2))〉31，則跳至子步驟（3. 4)。
[003U 化4)若A (2)〉31，則令A(yù) (2)的值自減231，然后返回至子步驟化扣；若 A (2) <-31，則令A(yù)似的值自增2 31，然后返回至子步驟化扣。
[003引 （3.5)若回波數(shù)據(jù)陣列X的累積脈沖數(shù)M為2,則跳至子步驟化12)，若回波數(shù)據(jù) 陣列X的累積脈沖數(shù)M大于（2)，則跳至子步驟化6)。
[003引 （3. 6)令n = 2, 3,…，M ;當(dāng)n = 3, 4…，M時(shí)，令雷達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨單元 第n個(gè)脈沖的纏繞相位與雷達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨單元第n-1個(gè)脈沖的真實(shí)相位的相位 差A(yù) (n)為；
[0034] A (n) = Wrap化ase (n)-UnWrap化ase (n-1)。
[003引 化7)若油s ( A (n))《31，則跳至子步驟化8);若油s ( A (n))〉31，則跳至子步 驟化10)。
[0036] (3.8)雷達(dá)回波信號(hào)含有噪聲，相位差接近31時(shí)，可能會(huì)發(fā)生相位模糊，需要做進(jìn) 一步判斷。此時(shí)判斷A (n)與A (2)是否異號(hào)（一個(gè)正數(shù)，一個(gè)負(fù)數(shù)），如果A (n)與A (2) 同號(hào)，則跳至子步驟（3. 11);如果A (n)與A (2)異號(hào)，則跳至子步驟（3.9)。
[0037] 化9)令A(yù) = 1，若A (n) >31-入，則令A(yù) (n)的值自減231，然后跳至子步驟 (3. 11);若A (n)<-31 +A，則令A(yù) (n)的值自增2 31，然后跳至子步驟（3.11);
[003引 （3.10)若A(n)〉3i，則令A(yù)(n)的值自減231，然后返回至子步驟化7);若 A (n)<-31，則令A(yù) (n)的值自增2 31，然后返回至子步驟化7)。
[0039] (3. 11)得出 UnWrap化ase (n)，
[0040] UnWrap化ase (n) = UnWrap化ase (n_l) + A (n);
[0041] 然后跳至子步驟（3. 12)。
[0042] (3. 12)得出雷達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨單元M個(gè)脈沖的真實(shí)相位序列di，雷達(dá)第 i個(gè)距離-方位分辨單元M個(gè)脈沖的真實(shí)相位序列di為：
[0043] [UnWrap化ase (1), UnWrap化ase (2),…，UnWrap化ase (M)]。
[0044] 步驟4,得出距離-方位矩陣D中元素為1的每個(gè)距離-方位分辨單元的相位線性 度。
[0045] 具體地說(shuō)，如果距離-方位矩陣D中第i個(gè)距離-方位分辨單元的元素為1，則雷 達(dá)第i個(gè)距離-方位分辨單元的線性相位度S i為；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于相對(duì)功率和相位線性度的海面目標(biāo)凝聚方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，利用雷達(dá)發(fā)射連續(xù)的脈沖信號(hào)，利用雷達(dá)接收回波三維數(shù)據(jù)陣列X，回波數(shù)據(jù) 陣列