基于空间相关性的航海雷达同频干扰抑制方法技术

本发明专利技术提供的是一种基于空间相关性的航海雷达同频干扰抑制方法。加载空间海域杂波连续图像，并同步记录图像采样点数、总线数、方位数、显示方式；利用空间域中雷达图像信号间的相关性，对相邻存储线进行相关系数计算；分类统计信号线与噪声线的相关系数直方图，绘出相应的概率密度曲线，利用固定门限的方法确定检测阈值，通过检测阈值判定噪声线与信号线；对检测出的噪声线采用临近线替代法进行修复。本发明专利技术针对同频干扰在雷达图像上主要表现为沿径向方向呈射线状噪声的分布特点，利用海杂波空间相关性进行噪声检测，并对雷达原始图像进行噪声预处理，滤除同频干扰提高海浪参数反演的精度。

【技术实现步骤摘要】
基于空间相关性的航海雷达同频干扰抑制方法
本专利技术涉及的是一种抑制X波段航海雷达图像同频干扰的方法。
技术介绍
利用X波段航海雷达对海浪进行遥测时，直接采集到的雷达原始图像往往存在着大量的干扰噪声，这些干扰中最为常见的是同频干扰、固体目标物干扰和降雨干扰。而其中又以同频干扰较为严重，因为其回波强度比较大，范围会遍布整幅雷达图像，直接影响到海浪信息的反演准确性。因而，同频干扰噪声的去除对提高海浪信息的反演精度具有重要意义。雷达的同频干扰是指两部或多部同型号雷达在相邻区域共同工作时，由于载频(也称发射频率)相同，造成接收机在接收雷达回波的时候把其它雷达发射的电磁波或回波当成自身的回波，导致雷达图像受到噪声干扰的现象。根据雷达载频和脉冲重复周期的关系，一般将雷达的同频干扰分为同频同步干扰和同频异步干扰两种。本专利技术所涉及的同频干扰噪声主要是指同频异步干扰。在同频干扰的处理方面，国内外已经提出了很多方法，这些处理方法基本可以分为非软件和软件类两类。非软件类是通过调节收发机设计参数来抑制干扰信号，主要有：相参积累法[1]、编码法[2]、改变雷达工作频率、改变雷达信号发射形式[3]、改变雷达脉冲重复频率[4]、时域多脉冲相关法[5]、基于干扰噪声比和干扰累计时间概率的分析方法[6]等。见参考文献[1-6](侯民胜，秦海潮.相参积累法抑制同频雷达间干扰研究[J].电子测量技术.2008,31(6):51-53.张文祥，李进华.雷达同频干扰现象分析研究[J].火控雷达技术.2007,36:50-53.安家驰，殷敏.单脉冲雷达抗同频干扰措施分析[J].现代雷达.2012,34(11):18-21.薛春祥,林新党,陈正禄.舰船雷达同频干扰来源分析及抗同频干扰的方法[J].雷达与对抗,2008,1:1-4.刘冬利，付建国，索继东。时域多脉冲相关法抗雷达同频干扰[J].现代雷达，2009,31(6):11-14.//王强.舰艇编队监视雷达间的同频干扰分析[J].船舶电子对抗，2009,32(2)：10-13,44.)。软件类主要采用滤波技术进行干扰的滤除和信号修复。常用方法：传统的均值滤波、中值滤波、基于噪声统计模型滤波、基于形态学的几何滤波[7]、自适应滤波、维纳滤波[8]等。这些滤波技术分为两大类：1.时域滤波2.空域滤波。时域滤波又可分为时间域滤波和频域滤波，空域滤波又分为空间域滤波和波数域滤波。见参考文献[7-8](孙红星，王蓉，赵楠楠.基于小波提升和形态学的图像边缘检测方法[J].系统仿真学报.2006,18(2):869-871.MALEK,OBAIDUL,VENESTANOPOULOS,etalAcomparisionstudybetweenwienerandadaptivestateestimation(STAP-ASE)algorithmsforspacetimeadaptiveradarprocessing[C]。MathematicsofData/ImageCodingCompression,andEnciyptionwithApplicationsXII,2010.)。本专利技术所述的X波段导航雷达同频干扰抑制方法，属于上述软件类空域方法中的空间域滤波技术，主要针对单脉冲体制航海雷达提出。国内，针对单脉冲体制雷达，有专家学者做了较多的抗同频干扰方面的研究工作。2008年，郝燕玲[9]等利用航海雷达图像噪声各次扫描间灰度值跃迁来检测抑制同频干扰噪声，该方法主要利用在时间上连续的32幅雷达图像序列，在同一位置点的灰度值跃迁作为噪声检测的准则，利用基于雷达图像序列来判断噪声像元，采用中值滤波方法进行噪声点修复，属于时域下的滤波技术；2009年，唐艳红[10]等提出了基于小波变换的海浪图像同频干扰噪声抑制算法，利用基于小波变换的方法来检测图像边缘噪声点的潜在位置，也属于时域范围下滤波。上述研究均属于时间域滤波与本专利技术空间域中滤波不同。2010年，宋占杰[11]等利用线性增强模板突出噪声点的方法来检测同频干扰噪声，这是在空间域下利用线性模板检测出噪声点；2011年，丁献文[12]等采用阈值分割技术对噪声进行检测，然后对检测出的噪声点进行插值修复，是在空间域中通过经验选取阈值灰度检测噪声点；2013年，袁赣南[13]等使用Sobel边缘算子检测同频干扰，得到同频干扰噪声位置标记图像，对得到图像进行二值化处理后使用中值滤波除去同频干扰噪声，其方法是在空间域通过Sobel边缘算子模板遍历图像，标记噪声位置。上述滤波方法虽然是在空域中滤波，但采用模板检测或阈值分割技术进行滤波，均未涉及本专利技术中利用空间域中海杂波的相关性及同频干扰噪声与海杂波的不相关性确定阈值，去除同频干扰噪声。见参考文献[9-13](郝燕玲，唐艳红，卢志忠.X波段航海雷达图像噪声检测与滤除方法研究.国土资源遥感.2008(2):14-16.唐艳红，郝艳玲，卢志忠.基于小波变换的航海雷达图像噪声抑制方法.遥感技术与应用.2009，24(3):370-373.宋占杰，孙皓，王鑫等.基于导航雷达海面回波图像去噪研究.海洋技术.2010，29(1):82-86.丁献文，万荣胜，王建等.航海雷达图像噪声抑制方法研究.海洋技术.2011，30(3):13-16.袁赣南，韩自发，杨雪林一种X波段雷达图像同频干扰去除方法.2013.06.26.CN103177427A.)。在早期的文献中，Marier、Lombardo、Ward、Watts等人[14-18]通过理论和试验数据描述了空间域中海杂波信号间的相关关系。在国内，关键等人[19]也利用X波段岸基对海雷达和C波段岸基对海雷达，从幅度和谱两个层面研究了实测海杂波数据的空间相关性，实测实验数据的统计分析发现雷达图像中的同频干扰噪声破坏了海杂波信号间的相关关系，这为本专利技术利用海杂波相关性和同频干扰噪声与海杂波的不相关性进行同频干扰噪声去除提供了理论依据。见参考文献[14-19](WattsS.Cell-averagingCFARgaininspatiallycorrelatedK-distributedclutter.IEEProcRadar,SonarNavig,1996,143(5):321-327P.//WattsS,WardKD.SpatialcorrelationinK-distributedseaclutter.IEEProceedings,1987,134(6):526-532P.//MarierLJ.CorrelatedK-distributedcluttergenerationforradardetectionandtrack.IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems,1995,31(2):568-580P.//LombardoP,OliverCJ.Estimatingthecorrelationpropertiesofk-distributedSARclutter.IEEProcRadar,SonarNavig,1995,142(4):167-178P.//RaghavanRS.Amodelforspatiallycorrelatedr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间相关性的航海雷达同频干扰抑制方法，其特征是：步骤1，读取雷达原始图像加载空间海域杂波连续图像，并同步记录图像采样点数、总线数、方位数、显示方式；步骤2，数据统计与分析利用空间域中雷达图像信号间的相关性，对相邻存储线进行相关系数计算；步骤3，噪声线检测分类统计信号线与噪声线的相关系数直方图，绘出相应的概率密度曲线，利用固定门限的方法确定检测阈值，通过检测阈值判定噪声线与信号线；步骤4，噪声线修复对检测出的噪声线采用临近线替代法进行修复。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间相关性的航海雷达同频干扰抑制方法，其特征是：步骤1，读取雷达原始图像加载空间海域杂波连续图像，并同步记录图像采样点数、总线数、方位数、显示方式；步骤2，数据统计与分析利用空间域中雷达图像信号间的相关性，对相邻存储线进行相关系数计算；具体包括如下步骤：步骤2.1，选取距离雷达天线一定范围的雷达图像区域；步骤2.2，利用高海况条件下海浪图像中海杂波的空间相关性，采用相关系数法进行统计分析，设雷达原始图像在(i,j)点处的回波强度为f(i,j)，相邻两条存储线上M个像元点的回波强度相关系数为：

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志忠，周颖，黄玉，王慧，卫延波，向拓，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23