一种基于小波变换的船用雷达海杂波抑制曲线设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于小波变换的船用雷达海杂波抑制曲线设计方法，属于船用导航雷达信号处理技术领域。该方法首先使用离散小波变换对量程内的雷达回波数据进行分解，然后将高频系数置零，以高层近似部分来估计背景海杂波功率水平。然后根据量程参数和海杂波抑制强度参数计算出对应的可调海杂波抑制曲线，最后将估计出的实况海杂波背景功率水平曲线与可调海杂波抑制曲线叠加，作为总的海杂波抑制曲线。本方法针对传统的依靠统计特性进行海杂波抑制方法具有很好的适应性，不需要事先预测背景杂波功率水平服从何种分布；该方法对近距离海杂波具有很好的抑制作用，消除了雷达屏幕圆心周围海杂波不易消除的难点；同时，本方法使用灵活，具有不用的抑制等级，用户可根据实际海况信息，进行不同程度的海浪杂波抑制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于船用导航雷达信号处理
，涉及一种基于小波变换的船用雷达海杂波抑制曲线设计方法。
技术介绍
近年来，船舶制造业蓬勃发展，与之配套的船载电子产业也飞速猛进的发展。船舶导航雷达作为民用船舶出海航行必备的设备之一，其功能好坏直接关系着市场竞争力。衡量一部雷达的主要标准就是衡量雷达对杂波抑制的准确和有效性。航海雷达主要在海面作业，杂波主要来自于海浪，因此如何有效的对海浪杂波进行滤除，是人们一直研究的课题。传统的海杂波抑制方法是采用STC曲线，一方面STC曲线可以增加接收机动态范围，另一方面，STC曲线也可以消除船舶附近海浪杂波强度高的缺点。后来人们采用统计理论来消除海杂波，但是这种方法必须要事先预测海杂波的统计特性，如服从瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布等。当信号处理单元确定以某一种模型去处理杂波时，一旦海况发生变化，虚警率就会迅速上升。近年来，大部分沿海渔民采购的雷达产品大部分为国外雷达，如日本Furuno、德国Atlas，这些公司的中小型雷达接收机中大部分采用对数中频放大器，经过线性包络检波后送入基带进行处理，虽然对数中频放大器对近距离强雷达回波信号有一定的抑制，但是近处的回波信号依然比远处的信号强度高，如果直接拿来检测判决，会发现雷达屏幕上靠近圆心的距离圈基本上全部被雷达杂波占据，无法分辨出目标和杂波，即使采用恒虚警处理，效果还是不显著。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于小波变换的船用雷达海杂波抑制曲线设计方法，该方法不用基于统计特性预测海杂波服从何种分布，而是利用小波的多尺度分辨率分析特性对海杂波进行分解，用近似部分对海杂波功率水平进行评估；既能真实有效的反应实际海况信息，又能消除由于距离问题带来的近处杂波强度高于远处杂波强度的问题；不仅如此，该方法还设置成可调STC曲线，根据不同的海况，实时有效的对海杂波进行滤除。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于小波变换的船用雷达海杂波抑制曲线设计方法，包括以下步骤：S1：录取当前雷达回波数据，通常为一个距离单元内的数据，根据量程设置，只保留量程内的数据，量程外的数据去掉，以减少运算量；S2：对录取的雷达回波数据进行小波分解，小波分解分为两个部分，一部分为近似部分CA(i)，一部分为细节部分CD(i)，其中i为分解层数；S3：将分解的细节部分系数置零，只保留高层近似部分，然后以高层近似系数重建原始雷达回波数据；S4：将重建后的雷达数据作为海浪杂波背景功率估计值，以此作为STC(i)；S5：读取雷达量程参数，量程随着雷达操作人员的操作而改变，增大量程时，截取的雷达回波数据增多；S6：读取当前海浪杂波抑制强度参数，加大海浪杂波抑制时，强度参数会增大；本方法中海杂波抑制强度参数范围设置为0～100；S7：获取可调STC曲线数据，此STC曲线数据为事先存储在内存中，每一种海杂波抑制强度对应一条抑制曲线；S8：将实际海况下计算得出的海杂波抑制曲线stc(i)与可调海杂波抑制曲线stc(j)叠加，作为总的海杂波抑制曲线。进一步，在所述步骤S2中，小波分解的具体步骤如下：S21：确定分解所用的小波基：常用的小波基有SymN、Haar、DBN，根据具体的信号选择合适的小波基和数值，本方法中使用DB10小波；S22：确定分解层数i：i的选取不能过大，也不能过小；过大会造成运算复杂，实时性不足；过小会造成近似部分不能有效代表杂波功率水平；本方法中选用的分解层数为5；S23：用已知的小波基和分解层数对回波数据进行小波分解，分解公示为： CA i , k = Σ n = - ∞ ∞ CA i - 1 , n × h n - 2 k CD i , k = Σ n = - ∞ ∞ CA i - 1 , n × g n 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于小波变换的船用雷达海杂波抑制曲线设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：录取当前雷达回波数据，通常为一个距离单元内的数据，根据量程设置，只保留量程内的数据，量程外的数据去掉，以减少运算量；S2：对录取的雷达回波数据进行小波分解，小波分解分为两个部分，一部分为近似部分CA(i)，一部分为细节部分CD(i)，其中i为分解层数；S3：将分解的细节部分系数置零，只保留高层近似部分，然后以高层近似系数重建原始雷达回波数据；S4：将重建后的雷达数据作为海浪杂波背景功率估计值，以此作为STC(i)；S5：读取雷达量程参数，量程随着雷达操作人员的操作而改变，增大量程时，截取的雷达回波数据增多；S6：读取当前海浪杂波抑制强度参数，加大海浪杂波抑制时，强度参数会增大；本方法中海杂波抑制强度参数范围设置为0～100；S7：获取可调STC曲线数据，此STC曲线数据为事先存储在内存中，每一种海杂波抑制强度对应一条抑制曲线；S8：将实际海况下计算得出的海杂波抑制曲线stc(i)与可调海杂波抑制曲线stc(j)叠加，作为总的海杂波抑制曲线。

【技术特征摘要】
1.一种基于小波变换的船用雷达海杂波抑制曲线设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：录取当前雷达回波数据，通常为一个距离单元内的数据，根据量程设置，只保留量
程内的数据，量程外的数据去掉，以减少运算量；
S2：对录取的雷达回波数据进行小波分解，小波分解分为两个部分，一部分为近似部分
CA(i)，一部分为细节部分CD(i)，其中i为分解层数；
S3：将分解的细节部分系数置零，只保留高层近似部分，然后以高层近似系数重建原始
雷达回波数据；
S4：将重建后的雷达数据作为海浪杂波背景功率估计值，以此作为STC(i)；
S5：读取雷达量程参数，量程随着雷达操作人员的操作而改变，增大量程时，截取的雷
达回波数据增多；
S6：读取当前海浪杂波抑制强度参数，加大海浪杂波抑制时，强度参数会增大；本方法
中海杂波抑制强度参数范围设置为0～100；
S7：获取可调STC曲线数据，此STC曲线数据为事先存储在内存中，每一种海杂波抑
制强度对应一条抑制曲线；
S8：将实际海况下计算得出的海杂波抑制曲线stc(i)与可调海杂波抑制曲线stc(j)叠加，
作为总的海杂波抑制曲线。
2.根据权利要求1所述的一种基于小波变换的船用雷达海杂波抑制曲线设计方法，其特
征在于：在所述步骤S2中，小波分解的具体步骤如下：
S21：确定分解所用的小波基：常用的小波基有SymN、Haar、DBN，根据具体的信号选
择合适的小波基和数值，本方法中使用DB10小波；
S22：确定分解层数i：i的选取不能过大，也不能过小；过大会造成运算复杂，实时性
不足；过小会造成近似部分不能有效代表杂波功率水平；本方法中选用的分解层数为5；
S23：用已知的小波基和分解层数对回波数据进行小波分解，分解公示为：
CA i , k = Σ n = - ∞ ∞ CA i - 1 , n × h n - 2 k CD i , k = Σ n = - ∞ ∞ CA i - 1 , n × g ...

【专利技术属性】
技术研发人员：田增山，杨进超，李爽，赵朋朋，王名孝，刘恒，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85