基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法技术

本发明专利技术属于雷达目标探测技术领域，特别涉及基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法，其具体步骤为：对雷达接收的三维数据阵列X进行目标检测，得出距离‑方位矩阵D；计算数据阵列X所有距离‑方位分辨单元M个脉冲的真实相位序列；计算矩阵D中元素为1的每个距离‑方位分辨单元的相位线性度和功率值；将矩阵D中‘1’元素按照八邻域连通性划分为不同连通区域；计算第j个连通区域所有距离‑方位分辨单元功率值的均值E

Sea surface target condensation method based on relative power and phase linearity

The invention belongs to the field of radar target detection technology, in particular to condensation method target relative power and phase linearity of the sea based on the specific steps are: target detection of three-dimensional data array X radar receiver, the distance orientation matrix D; data array X all distance azimuth resolution unit M pulses true phase sequence; calculation element matrix of D was 1 in each distance azimuth resolution unit phase linearity and power value; the D matrix of '1' elements according to the eight neighborhood connectivity is divided into different regional connectivity; calculate the j distance connected region all azimuth resolution, mean E value of the power unit

【技术实现步骤摘要】
基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法
本专利技术属于雷达目标探测
，特别涉及基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法，用于机载或舰载扫描雷达的海杂波背景下目标检测结果的凝聚和尺寸辅助信息的抽取。
技术介绍
对海监视的机载或舰载雷达多采用低重频波束扫描工作模式，每个波位驻留时间短、脉冲数少。即使在低分辨模式下(距离和方位)，很多海面目标(如大型船只和岛礁等)由于尺寸大或目标强回波导致的波束旁瓣泄漏使得目标表现为距离-方位分布式目标。也就是说，这些雷达目标的回波能量会扩散到邻近的波位或距离单元之中，造成在相邻距离单元和波位中可能都将检测出目标。实际应用中不能简单地将每个位置检测出目标的距离-方位当作一个单独的目标来处理，需要对目标单元进行凝聚，报告目标的精确位置以及辅助的尺寸信息(回波占据分辨单元的数目)。目前的大多数凝聚方法是按照分辨单元上的邻近原则进行凝聚。这种凝聚方法在目标定位精度上不够精确，而且岛礁、大船附近的中小型舰船在凝聚过程中容易丢失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法，实现机载或舰载扫描雷达在海杂波背景下目标检测结果的凝聚和尺寸辅助信息的抽取，提高了目标检测结果的准确性。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法包括以下步骤：步骤1，利用雷达发射连续的脉冲信号，利用雷达接收回波三维数据阵列X，回波数据阵列X是一个M×K×W维的阵列，其中，M表示回波数据阵列X的累积脉冲数，K表示回波数据阵列X的距离单元数，W表示回波数据阵列X的波位数；回波数据阵列X中第m个脉冲第k个距离单元第w个波位的元素表示为X(m，k，w)，m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K；w＝1，2，…，W；步骤2，对回波数据阵列X进行目标检测，得出距离-方位矩阵D，距离-方位矩阵D的每个元素为0或1，距离-方位矩阵D是一个大小为K×W的矩阵，距离-方位矩阵D第k行对w列的元素表示为D(k，w)；如果距离-方位矩阵D第k行对w列的元素D(k，w)为0，则说明雷达的第k个距离单元第w个波位没有目标，如果距离-方位矩阵D第k行对w列的元素D(k，w)为1，则说明雷达的第k个距离单元第w个波位有目标；步骤3，将任一个距离单元与任一个波位组成的二维位置坐标记为一个距离-方位分辨单元，则雷达的距离-方位分辨单元共有K×W个，得出雷达第i个距离-方位分辨单元M个脉冲的真实相位序列qi，i＝1，2，…，K×W；步骤4，得出距离-方位矩阵D中元素为1的每个距离-方位分辨单元的相位线性度；步骤5，得出距离-方位矩阵D中元素为1的每个距离-方位分辨单元的功率值；步骤6，将距离-方位矩阵D中数值为1的元素按照八邻域连通性划分为多个连通区域，划分得出的连通区域的个数表示为N；步骤7，计算第j个连通区域所有距离-方位分辨单元的功率值的均值Ej、以及第j个连通区域所有距离-方位分辨单元的相位线性度的倒数的均值Lj，j＝1，2，…，N；步骤8，得出第j个连通区域第r个距离-方位分辨单元的相对功率和相对相位线性度倒数的和zj，r，zj，r＝er/Ej+1/(Ljδr)，er表示距离-方位矩阵D中第j个连通区域第r个距离-方位分辨单元的功率值，δr表示距离-方位矩阵D中第j个连通区域第r个距离-方位分辨单元的相位线性度，r＝1，2，…，Sj，Sj表示距离-方位矩阵D中第j个连通区域的距离-方位分辨单元的个数；将第j个连通区域每个距离-方位分辨单元的相对功率和相对相位线性度倒数的和的最大值记为：第j个连通区域统计量最大值；将第j个连通区域统计量最大值对应的距离-方位分辨单元作为第j个连通区域凝聚成的目标位置。本专利技术的有益效果为：在本专利技术中，联合利用了检测到邻近距离-方位分辨单元的相对功率强度和分辨单元回波相位线性度(低多普勒分辨条件下的径向运动信息表征)确定主体目标位置，实现对海杂波背景下扩展目标的凝聚，能有效减小杂波干扰，区分出相邻目标，提高检测到目标数量的准确性。附图说明图1为本专利技术的基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：目前的大多数凝聚方法是按照分辨单元上的邻近原则进行凝聚。这种凝聚方法在目标定位精度上不够精确，而且岛礁、大船附近的中小型舰船在凝聚过程中容易丢失。其丢失的主要原因在于这些中小型舰船需要依靠多普勒信息与邻近的岛礁和大船进行区分。在本专利技术中，我们联合利用了检测到邻近距离-方位分辨单元的相对功率强度和分辨单元回波相位线性度(低多普勒分辨条件下的径向运动信息表征)的联合目标凝聚算法。该算法是在前期申请的单纯基于相位线性度的凝聚方法的近一步改善。参照图1，为本专利技术的基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法的流程图。该基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法包括以下步骤：步骤1，利用雷达发射连续的脉冲信号，利用雷达接收回波三维数据阵列X(距离-方位-脉冲)，回波数据阵列X是一个M×K×W维的阵列，其中，M表示回波数据阵列X的累积脉冲数，K表示回波数据阵列X的距离单元数，W表示回波数据阵列X的波位数；本专利技术实施例中，回波数据阵列X中第m个脉冲第k个距离单元第w个波位的元素表示为X(m，k，w)，m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K；w＝1，2，…，W。本专利技术实施例中，将雷达的任一距离单元和任一波位组成的二维位置坐标记为雷达的一个距离-方位分辨单元。步骤2，根据雷达目标检测方法对回波数据阵列X进行目标检测，得出距离-方位矩阵D，距离-方位矩阵D的每个元素为0或1，距离-方位矩阵D是一个大小为K×W的矩阵，距离-方位矩阵D第k行对w列的元素表示为D(k，w)；如果距离-方位矩阵D第k行对w列的元素D(k，w)为0，则说明雷达的第k个距离单元第w个波位没有目标，如果距离-方位矩阵D第k行对w列的元素D(k，w)为1，则说明雷达的第k个距离单元第w个波位有目标。在步骤2中，雷达目标检测方法为现有的雷达目标检测方法，在此不再详述。步骤3，将任一个距离单元与任一个波位组成的二维位置坐标记为一个距离-方位分辨单元，则雷达的距离-方位分辨单元共有K×W个，得出雷达第i个距离-方位分辨单元M个脉冲的真实相位序列qi，i＝1，2，…，K×W。步骤3具体包括以下子步骤：(3.1)将任一个距离单元与任一个波位组成的二维位置坐标记为一个距离-方位分辨单元，则雷达的距离-方位分辨单元共有K×W个，计算得出雷达第i个距离-方位分辨单元第m个脉冲的缠绕相位WrapPhase(m)，WrapPhase(m)＝arg(X(m，k，w))，m＝1，2，…，M，i＝1，2，…，K×W。(3.2)给真实相位赋初值，令雷达第i个距离-方位分辨单元第1个脉冲的真实相位UnWrapPhase(1)＝WrapPhase(1)，令雷达第i个距离-方位分辨单元第2个脉冲的缠绕相位与雷达第i个距离-方位分辨单元第1个脉冲的真实相位的相位差Δ(2)为：Δ(2)＝WrapPhase(2)-UnWrapPhase(1)。(3.3)若abs(Δ(2))≤π，则令UnWrapPhase(2)＝UnWrapPhase(1)+Δ(2)，然后跳至本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用雷达发射连续的脉冲信号，利用雷达接收回波三维数据阵列X，回波数据阵列X是一个M×K×W维的阵列，其中，M表示回波数据阵列X的累积脉冲数，K表示回波数据阵列X的距离单元数，W表示回波数据阵列X的波位数；回波数据阵列X中第m个脉冲第k个距离单元第w个波位的元素表示为X(m，k，w)，m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K；w＝1，2，…，W；步骤2，对回波数据阵列X进行目标检测，得出距离‑方位矩阵D，距离‑方位矩阵D的每个元素为0或1，距离‑方位矩阵D是一个大小为K×W的矩阵，距离‑方位矩阵D第k行第w列的元素表示为D(k，w)；如果距离‑方位矩阵D第k行第w列的元素D(k，w)为0，则说明雷达的第k个距离单元第w个波位没有目标，如果距离‑方位矩阵D第k行第w列的元素D(k，w)为1，则说明雷达的第k个距离单元第w个波位有目标；步骤3，将任一个距离单元与任一个波位组成的二维位置坐标记为一个距离‑方位分辨单元，则雷达的距离‑方位分辨单元共有K×W个，得出雷达第i个距离‑方位分辨单元M个脉冲的真实相位序列q

【技术特征摘要】
1.基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用雷达发射连续的脉冲信号，利用雷达接收回波三维数据阵列X，回波数据阵列X是一个M×K×W维的阵列，其中，M表示回波数据阵列X的累积脉冲数，K表示回波数据阵列X的距离单元数，W表示回波数据阵列X的波位数；回波数据阵列X中第m个脉冲第k个距离单元第w个波位的元素表示为X(m，k，w)，m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K；w＝1，2，…，W；步骤2，对回波数据阵列X进行目标检测，得出距离-方位矩阵D，距离-方位矩阵D的每个元素为0或1，距离-方位矩阵D是一个大小为K×W的矩阵，距离-方位矩阵D第k行第w列的元素表示为D(k，w)；如果距离-方位矩阵D第k行第w列的元素D(k，w)为0，则说明雷达的第k个距离单元第w个波位没有目标，如果距离-方位矩阵D第k行第w列的元素D(k，w)为1，则说明雷达的第k个距离单元第w个波位有目标；步骤3，将任一个距离单元与任一个波位组成的二维位置坐标记为一个距离-方位分辨单元，则雷达的距离-方位分辨单元共有K×W个，得出雷达第i个距离-方位分辨单元M个脉冲的真实相位序列qi，i＝1，2，…，K×W；步骤4，得出距离-方位矩阵D中元素为1的每个距离-方位分辨单元的相位线性度；步骤5，得出距离-方位矩阵D中元素为1的每个距离-方位分辨单元的功率值；步骤6，将距离-方位矩阵D中数值为1的元素按照八邻域连通性划分为多个连通区域，划分得出的连通区域的个数表示为N；步骤7，计算第j个连通区域所有距离-方位分辨单元的功率值的均值Ej、以及第j个连通区域所有距离-方位分辨单元的相位线性度的倒数的均值Lj，j＝1，2，…，N；步骤8，得出第j个连通区域第r个距离-方位分辨单元的相对功率和相对相位线性度倒数的和zj，r，zj，r＝er/Ej+1/(Ljδr)，er表示距离-方位矩阵D中第j个连通区域第r个距离-方位分辨单元的功率值，δr表示距离-方位矩阵D中第j个连通区域第r个距离-方位分辨单元的相位线性度，r＝1，2，…，Sj，Sj表示距离-方位矩阵D中第j个连通区域的距离-方位分辨单元的个数；将第j个连通区域每个距离-方位分辨单元的相对功率和相对相位线性度倒数的和的最大值记为：第j个连通区域统计量最大值；将第j个连通区域统计量最大值对应的距离-方位分辨单元作为第j个连通区域凝聚成的目标位置。2.如权利要求1所述的基于相对功率和相位线性度的海面目标凝聚方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下子步骤：(3.1)将任一个距离单元与任一个波位组成的二维位置坐标记为一个距离-方位分辨单元，则雷达的距离-方位分辨单元共有K×W个，计算得出雷达第i个距离-方位分辨单元第m个脉冲的缠绕相位WrapPhase(m)，WrapPhase(m)＝arg(X(m，k，w))，m＝1，2，…，M，i＝1，2，…，K×W；arg(·)表示求取相位；(3.2)令雷达第i个距离-方位分辨单元第1个脉冲的真实相位UnWrapPhase(1)＝WrapPhase(1)，令雷达第i个距离-方位分辨单元第2个脉冲的缠绕相位与雷达第i个距离-方位分辨单元第1个脉冲的真实相位的相位差Δ(2)为：Δ(2)＝WrapPhase(2)-UnWrapPhase(1)；(3.3)若abs(Δ(2))≤π，则令UnWrapPhase(2)＝UnWrapPhase(1)+Δ(2)，然后跳至步骤(3.5)，abs(·)表示取绝对值；若abs(Δ(2))＞π，则跳至子步骤(3.4)；(3.4)若Δ(2)＞π，则令Δ(2)的值自减2π，然后返回至子步骤(3.3)；若Δ(2)＜-π，则令Δ(2)的值自增2π，然后返回至子步骤(3.3)；(3.5)若回波数据阵列X的累积脉冲数M为2，则跳至子步骤(3.12)，若回波数据阵列X的累积脉冲数M大于(2)，则跳至子步骤(3.6)；(3.6)令n＝2，3，…，M；当n＝3，4…，M时，令雷达第i个距离-方位分辨单元第n个脉冲的缠绕相位与雷达第i个距离-方位分辨单元第n-1个脉冲的真实相位的相位差Δ(n)为：Δ(n)＝WrapPhase(n)-UnWrapPhase(n-1)；(3.7)若abs(Δ(n))≤π，则跳至子步骤(3.8)；若abs(Δ(n))＞π，则跳至子步骤(3.10)；(3.8)如果Δ(n)与Δ(2)同号，则跳至子步骤(3.11)；如果Δ(n)与Δ(2)异号，则跳至子步骤(3.9)；(3.9)令λ＝1，若Δ(n)＞π-λ，则令Δ(n)的值自减2π，然后跳至子步骤(3.11)；若Δ(n)＜-π+λ，则令Δ(n)的值自增2π，然后跳至子步骤(3.11)；(3.10)若Δ(n)＞π，则令Δ(n)的值自减2π，然后返回至子步骤(3.7)；若Δ(n)＜-π，则令Δ(n)的值自增2π，然后返回至子步骤(3.7)；(3.11)得出UnWrapPhase(n)，UnWrapPhase(n)＝UnW...

【专利技术属性】
技术研发人员：水鹏朗，许述文，刘克玮，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61