CN109143191A - 一种提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法，属于机载雷达信号处理领域，所述方法包括：获取单个脉冲俯仰角度误差；根据所述单个脉冲俯仰角度误差获取同一帧下的K个脉冲的单个俯仰角平均误差；根据所述单个俯仰角平均误差获取回波角度；根据所述回波角度获取高度。本发明的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法几乎能够检测出对飞行器贴地飞行具有威胁的全部自然地形和地面人为建筑，大幅提高机载雷达全地形精细化检测能力，增加其低空飞行安全性。

Description

一种提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法

技术领域

本发明属于机载雷达信号处理技术领域，具体涉及一种提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法。

背景技术

在现代的空对地作战中，由于防御系统采用了地面雷达和地空导弹而日臻完善，飞行器从高空和中高空突防的可能性不断降低，但飞行器在低空和超低空突防时，由于地形遮蔽和地面杂波干扰使得飞行器不易被地面雷达发现，但低空和超低空的贴地飞行要求机载雷达具备全地形检测能力。

早期的雷达一般是通过俯仰差过零来进行地形点检测，此检测方法只适用地形起伏不大的环境，对于楼房，高墙，悬崖等过零点特征曲线不明显的地形无法精确检测，这对飞行器贴地飞行构成很大风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法，用于检测地形起伏不大，对于过零点特征曲线不明显的地形无法精确检测的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法，所述方法包括：

获取单个脉冲俯仰角度误差：

式中：角标l表示同一方位上的L个俯仰辐射角度中的第l个俯仰辐射角度，

角标k表示每个俯仰辐射角度接收的单帧脉冲数据中包含的K个脉冲中第k个脉冲，

表示第l个俯仰辐射角度下的第k个脉冲脉压后的和路数据，

表示第l个俯仰辐射角度下的第k个脉冲脉压后的差路数据，

n表示第n个采样点，采样点个数为N；

根据所述单个脉冲俯仰角度误差获取同一帧下的K个脉冲的单个俯仰角平均误差：

根据所述单个俯仰角平均误差获取回波角度：

式中：A_l为每个俯仰辐射角度

根据所述回波角度获取高度：

式中：为飞机海拔高度，r1为单位距离门，n为距离门号。

进一步的，还包括非主波束回波剔除，所述非主波束回波剔除过程包括：

获取高度H_l数组中对应的和路数据S_l的最大值M_l所对应的位置n_l；

获取H_l数组中位置m所对应的和路数据S_l(m)与最大值M_l的差值，其中，所述位置m≠位置n_l；

判断所述差值与主旁瓣比的大小，若所述差值小于主旁瓣比D_l，且|m-n1|<k1，则将位置m所对应的高度H_l(m)置为零，反之则不对高度H_l(m)进行处理，其中K1＝f0*τ，f0为雷达信号采样率，τ为雷达发射信号脉宽。

进一步的，，还包括干扰回拨剔除，所述干扰回拨剔除过程包括：

获取非最大值M_l所对应的位置m的和路数据之和和差路数据之和

判断和路数据之和和差路数据之和的比值与和差比门限D₃的大小，若和路数据之和和差路数据之和的比值小于和差比门限D₃，则将位置m所对应的高度H_l(m)置零，反之则不对高度H_l(m)进行处理。

进一步的，，所述和差比门限D₃＞1。

进一步的，，还包括将高度H_l(n)及置零后的高度H_l(m)进行线性差值计算，得到有效地形数据。

本发明的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法几乎能够检测出对飞行器贴地飞行具有威胁的全部自然地形和地面人为建筑，大幅提高机载雷达全地形精细化检测能力，增加其低空飞行安全性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明的方法的流程图；

图2为通过计算得到的高程数据(六角形为飞行器位置)；

图3为数据线性插值得到的雷达高程数据；

图4为将远距离遮挡数据进行补盲(高度未加载飞机海拔高度)；

图5为此位置实际地形图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

本发明的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法结合了单脉冲角误差测量的原理，来提高机载雷达全地形精细化检测能力，并根据雷达实际的工作场景，增加了杂波抑制策略，最终在实际飞行检测中取得了比较理想的效果。

假设雷达在同一方位上共有L＝30(l＝1,2,...30)个雷达俯仰辐射角度，俯仰向扫描范围为-10°到+10°；每个俯仰辐射角度接收的数据为一帧，每一帧共有K＝30个脉冲。脉冲脉压后的和路数据为共有N＝800个采样，每个采样为n＝(1,2,...N)，其中为复数。同理，脉冲脉压后的和路数据为也有N＝800个采样，每个采样为其中为复数。对每一个脉冲的采样数据进行如下运算，计算出角误差

将同一帧的K个脉冲的角误差求平均得到ΔA_l(n)，计算如下：

设L＝30个俯仰辐射方向第l个俯仰辐射角度为A_l，则在第n个距离门的回波角度为计算如下：

则计算得到每个俯仰角的回波的每据的高度为H_l(n)：

其中：—飞机海拔高度(米)；r1—单位距离门(米/个)；n—距离门号(个)；

之后进行非主波束回波和干扰回波的剔除工作，分别将有以下特征的数据剔除(将满足如下条件的数据置0)：

(1)取H_l数组对应和路数据S_l的最大值M1，最大值位置为n1(1≤n1≤N)，如果H_l中除了n1位置的其它值S_l(m)(m≠n1)与M1的差小于D1。且满足|m-n1|＜k1，则H_l(m)置0；

其中，K1＝f0*τ(可根据实际旁瓣干扰情况适当调整)，f0—雷达信号采样率，τ-雷达发射信号脉宽，D1—信号的脉冲压缩的主旁瓣比(可根据实际情况适当调整，去除旁瓣干扰)；

(2)回波强度小于强度门限D2的值，即如果某一俯仰行的某个数据S_l(m)的信号强度小于门限D2，则H_l(m)置0；

(3)主波束外的H_l数据值，即如果则H_l(m)置0；

式中：D3为和差比门限(一般最小要大于1，可根据实际旁瓣干扰情况适当调整)；

(4)每个俯仰行的一帧K线的所有数据角度求取方差，方差大于D4的数据，即如果任意俯仰行的任意脉冲数据的第m个位置满足H_l(m)置零。

然后，取L个俯仰行的数据的最大值为有效的地形数据(图1)将不同方位数据的L个俯仰进行同样计算。

G(m)＝MAX(H₁(m)、H₂(m)......H_L(m))

对G(m)中的值为0的数据进行线性插值得到G′(m)，则G′(m)就是此方位的高程数据。将不同方位数据的俯仰数据进行高程计算，得到地形数据。

如图2所示为经过数据线性插值得到的雷达高程数据示意图，对比图1的未经过本发明的方法得到的高程数据图可看到，图1中零点特征不明显的不易检测到的地形(图中小点)经过本发明的方法后，具有明显的检测能力的增强。

如图3所示的经过远距离遮挡数居补盲的高程数据图，其与图4所示的本地区实际地形图相比，高程数据图基本相同。

本发明的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法几乎能够检测出对飞行器贴地飞行具有威胁的全部自然地形和地面人为建筑，大幅提高机载雷达全地形精细化检测能力，增加其低空飞行安全性。

本发明的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法经过了实际雷达试飞数据验证，具有很好的全地形精细化检测的效果。

以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取单个脉冲俯仰角度误差：

式中：角标l表示同一方位上的L个俯仰辐射角度中的第l个俯仰辐射角度，

角标k表示每个俯仰辐射角度接收的单帧脉冲数据中包含的K个脉冲中第k个脉冲，

表示第l个俯仰辐射角度下的第k个脉冲脉压后的和路数据，

表示第l个俯仰辐射角度下的第k个脉冲脉压后的差路数据，

n表示第n个采样点，采样点个数为N；

根据所述单个脉冲俯仰角度误差获取同一帧下的K个脉冲的单个俯仰角平均误差：

根据所述单个俯仰角平均误差获取回波角度：

式中：A_l为每个俯仰辐射角度

根据所述回波角度获取高度：

式中：为飞机海拔高度，r1为单位距离门，n为距离门号。

2.根据权利要求1的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法，其特征在于，还包括非主波束回波剔除，所述非主波束回波剔除过程包括：

获取高度H_l数组中对应的和路数据S_l的最大值M_l所对应的位置n_l；

获取H_l数组中位置m所对应的和路数据S_l(m)与最大值M_l的差值，其中，所述位置m≠位置n_l；

判断所述差值与主旁瓣比的大小，若所述差值小于主旁瓣比D_l，且|m-n1|<k1，则将位置m所对应的高度H_l(m)置为零，反之则不对高度H_l(m)进行处理，其中K1＝f0*τ，f0为雷达信号采样率，τ为雷达发射信号脉宽。

3.根据权利要求1或2的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法，其特征在于，还包括干扰回拨剔除，所述干扰回拨剔除过程包括：

获取非最大值M_l所对应的位置m的和路数据之和和差路数据之和

判断和路数据之和和差路数据之和的比值与和差比门限D₃的大小，若和路数据之和和差路数据之和的比值小于和差比门限D₃，则将位置m所对应的高度H_l(m)置零，反之则不对高度H_l(m)进行处理。

4.根据权利要求3的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法，其特征在于，所述和差比门限D₃＞1。

5.根据权利要求2或3的提高机载雷达全地形精细化检测能力的方法，其特征在于，还包括将高度H_l(n)及置零后的高度H_l(m)进行线性差值计算，得到有效地形数据。