CN112213709B - 一种基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法，包括如下步骤：步骤1，原始二进制文件的数据解译：步骤2，相参脉冲串中脉冲数确定：步骤3，第一个相参脉冲串的起始脉冲的确定：步骤4，进行帧间数据分解；步骤5，帧内数据按照相参脉冲串进行分组。本发明所公开基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法，以仿机载模式决定的相参脉冲串为基本单元，对仿机载数据进行帧间分组和帧内分组，使得仿机载数据转化为可以直接用来进行海杂波空时二维处理的数据，为后续数据分析提供可靠保证。

Description

一种基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法

技术领域

本发明属于海杂波测量领域，特别涉及该领域中的一种基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法。

背景技术

利用岸基多通道雷达实现仿机载运动时，因阵列天线长度有限，发射子阵移动的距离是有限的，即用于模拟机载运动的脉冲是有限的，但在实际测量中，当发射子阵移动到阵列末尾时，到下一个脉冲发射子阵又会跳到阵列开始进行移动。所以实际录取的仿机载数据是多个相参脉冲串组合在一起的，如何有效准确地将多组相参脉冲串分组是进行海杂波空时二维特性分析的关键技术之一。

岸基多通道雷达在实现仿机载功能时采用如下时序设计：每次测量数据由多帧数据组成，每帧数据含有多个脉冲，帧内脉冲之间是相参的，帧间脉冲是不相参的，而且每次记录数据并不是一帧的开始。目前国内尚无岸基多通道雷达实现仿机载海杂波测量的平台，对仿机载数据涉及的相参脉冲串问题无相应的处理方案，美国山顶计划仅给出已预处理完成的含有一个相参脉冲串的仿机载数据，怎样对仿机载数据进行相参脉冲串分组无说明。因此，如何将所测的仿机载数据有序完整地划分为能够用于处理的仿机载数据是亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，原始二进制文件的数据解译：

将二进制文件转换为三维数据矩阵，具体步骤为：

步骤11，理清二进制文件组织结构，多通道雷达数据由三根光纤传输的数据组成，每个脉冲数据由包头起始K码，包头信息，多个距离采样值，包头结束K码组成，单个距离采样值由4个通道的I、Q两路数据组成；

步骤12，基于上述二进制文件组织结构，对三根光纤文件分别进行解译，最终以三维矩阵结构存储，一维为空域维，一维为慢时间维，一维为快时间维；

步骤2，相参脉冲串中脉冲数确定：发射子阵从阵列起始移动到阵列末端后，又重新跳至阵列起始进行移动，脉冲数由阵列天线长度和发射子阵包含的列数决定；

步骤3，第一个相参脉冲串的起始脉冲的确定：

步骤31，从数据的帧头信息中读取第一个脉冲对应的脉冲序列号；

步骤32，对第一个脉冲对应的脉冲序列号和步骤2中确定的相参脉冲串中包含的脉冲数进行求余运算，求余运算结果是读取数据中第一个脉冲在完整相参脉冲串中的位置；

步骤33，利用步骤2中确定的相参脉冲串中包含的脉冲数减去步骤32中的求余运算值，即可得到完整相参脉冲串的起始脉冲序列；

步骤4，进行帧间数据分解：根据步骤3中确定的相参脉冲串中起始脉冲对应的脉冲序列号，可对读取的脉冲进行帧间分解，具体步骤为：

步骤41，读取所读数据中所有脉冲的包头信息，并从包头信息中分离出脉冲在每帧数据的脉冲序列号；

步骤42，第一帧数据分解：由步骤3得出的第一个相参脉冲串的起始脉冲序列号，并且每帧数据的脉冲序列号都是从0开始的，基于以上两个脉冲计数标志位，分解出第一帧数据；

步骤43，最后一帧数据分解：从脉冲序列号中找到最后一个脉冲序列为0的脉冲所在位置，从该脉冲所在位置一直到所读数据的最后一个脉冲作为最后一帧数据；

步骤44，中间帧数据分解：基于脉冲序列号，找出脉冲序列号为0的所有位置，从第一个脉冲序列号为0的位置到最后一个脉冲序列号为0的位置，均以每帧数据中设置的脉冲数为间隔进行帧数据分解；

步骤5，帧内数据按照相参脉冲串进行分组：

基于步骤2中的相参脉冲串所包含的脉冲数，将每帧数据中包含的脉冲进行分解，逐帧分解，直到完成数据的最终分解。

进一步的，在步骤12中，采用matlab中的cell结构进行存储，每个cell结构中包含一个通道数据，每个通道数据由距离单元和脉冲数组成。

本发明的有益效果是：

本发明所公开基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法，以仿机载模式决定的相参脉冲串为基本单元，对仿机载数据进行帧间分组和帧内分组，使得仿机载数据转化为可以直接用来进行海杂波空时二维处理的数据，为后续数据分析提供可靠保证。

本发明所公开基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法，通过建立合理的多通道数据结构，并在此基础上对多通道数据按照相参脉冲串进行分组，得到可直接用于海杂波空时二维特性分析的数据，为海杂波空时二维特性分析奠定数据基础。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开方法的流程示意图；

图2是单根光纤的数据结构示意图；

图3是本发明实施例1所公开方法中步骤2确定相参脉冲串中脉冲数的示意图；

图4是雷控序列号和脉冲序列号的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法，如何有效无误地将数据划分为帧组合数据，在帧组合数据中又划分为多组相参脉冲是本方法的核心内容，具体包括如下步骤：

步骤1，原始二进制文件的数据解译：

为了避免多通道雷达数据错位，目前数据采用三根光纤数据进行存储，每个通道含有4个通道数据，每个通道数据又分为I路数据和Q路数据，为处理方便，目前雷达数据采用的格式是帧设计模式，即每帧数据含有多个脉冲回波，帧内脉冲是相参的，帧与帧之间是不相参的。

数据文件解译是将原始的二进制文件解译成需要用来处理的文件结构，主要是将二进制文件转换为三维数据矩阵，具体步骤为：

步骤11，理清二进制文件组织结构，多通道雷达数据由三根光纤传输的数据组成，每根光纤传输的数据结构如图2所示，数据由多个脉冲回波采样值组成，每个脉冲数据由包头起始K码，包头信息，多个距离采样值，包头结束K码组成，单个距离采样值由4个通道的I、Q两路数据组成；

步骤12，基于上述二进制文件组织结构，对三根光纤文件分别进行解译，最终以三维矩阵结构存储，一维为空域维(通道)，一维为慢时间维(脉冲)，一维为快时间维(距离单元)。采用matlab中的cell结构进行存储，每个cell结构中包含一个通道数据，每个通道数据由距离单元和脉冲数组成；

步骤2，相参脉冲串中脉冲数确定：发射子阵从阵列起始移动到阵列末端后，又重新跳至阵列起始进行移动，基于此原理，用来进行海杂波空时二维处理的相参脉冲数是有限的，脉冲数由阵列天线长度和发射子阵包含的列数决定；

如图3所示，以天线总子阵数为12，发射子阵含有6个阵子为例，说明完整相参脉冲数的确定过程。发射子阵在脉冲重复周期中移动一个子阵间距离，当发射子阵移至天线阵列末端时，总共有7个脉冲，即确定在发射子阵包含6个子阵，脉间移动1列时，相参脉冲串中的脉冲数为7。

步骤3，第一个相参脉冲串的起始脉冲的确定：

因录取的第一个脉冲并不是帧起始对应的第一个脉冲，无法判定完整的相参脉冲串，因此需要确定第一个相参脉冲串的起始脉冲对应的脉冲序列号。根据读取的第一个脉冲对应的脉冲序列号和步骤2中确定的脉冲数，可反推出第一个完整的相参脉冲串的起始脉冲所对应的脉冲序列号。

将脉冲数设置为100，在解译数据中读取的脉冲数为1300，在上述参数下，各脉冲的脉冲序列号和各帧对应的雷控序列号如图4所示，各脉冲对应的脉冲序列号的起始序列号为0，最大脉冲数为设置值减1，脉冲序列号随脉冲数呈现周期性变化，而帧对应的雷控序列号随帧数的增加呈现阶梯性增长。基于上述数据特点，可确定完整相参脉冲串中的第一个脉冲对应的脉冲序列号，具体步骤如下：

步骤31，从数据的帧头信息中读取第一个脉冲对应的脉冲序列号；

步骤32，对第一个脉冲对应的脉冲序列号和步骤2中确定的相参脉冲串中包含的脉冲数进行求余运算，求余运算结果是读取数据中第一个脉冲在完整相参脉冲串中的位置；

步骤33，利用步骤2中确定的相参脉冲串中包含的脉冲数减去步骤32中的求余运算值，即可得到完整相参脉冲串的起始脉冲序列；

步骤4，进行帧间数据分解：

因雷达数据是按照帧模式存储的，且读取的数据的第一个脉冲并不是帧起始脉冲，当帧内设置的脉冲数较多时需要分解帧间数据，由于帧与帧之间的脉冲是不相参的，数据分解的首要任务是将帧与帧之间的脉冲数分开。根据步骤3中确定的相参脉冲串中起始脉冲对应的脉冲序列号，可对读取的脉冲进行帧间分解，具体步骤为：

步骤41，读取所读数据中所有脉冲的包头信息，并从包头信息中分离出脉冲在每帧数据的相对编号：脉冲序列号；

步骤42，第一帧数据分解：由步骤3得出的第一个相参脉冲串的起始脉冲序列号，并且每帧数据的脉冲序列号都是从0开始的，基于以上两个脉冲计数标志位，分解出第一帧数据；

步骤43，最后一帧数据分解：从脉冲序列号中找到最后一个脉冲序列为0的脉冲所在位置，从该脉冲所在位置一直到所读数据的最后一个脉冲作为最后一帧数据；

步骤44，中间帧数据分解：基于脉冲序列号，找出脉冲序列号为0的所有位置，从第一个脉冲序列号为0的位置到最后一个脉冲序列号为0的位置，均以每帧数据中设置的脉冲数为间隔进行帧数据分解；

由以上分解结果可知，第一帧数据，最后一帧数据，中间帧数据，这三者包含的相参脉冲串的数目不一致。

步骤5，帧内数据按照相参脉冲串进行分组：

因仿机载模式中的完整相参脉冲数是由天线的长度决定的，且多通道雷达的子阵移动是在帧内进行的，所以帧内脉冲数的设置需要大于仿机载子模式对应的完整相参脉冲数。

由步骤4可知，每帧内的数据的起始脉冲都是第一个发射子阵所对应的回波脉冲，所以基于步骤2中的相参脉冲串所包含的脉冲数，将每帧数据中包含的脉冲进行分解，逐帧分解，直到完成数据的最终分解。

Claims (2)

1.一种基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，原始二进制文件的数据解译：

将二进制文件转换为三维数据矩阵，具体步骤为：

步骤11，理清二进制文件组织结构，多通道雷达数据由三根光纤传输的数据组成，每个脉冲数据由包头起始K码，包头信息，多个距离采样值，包头结束K码组成，单个距离采样值由4个通道的I、Q两路数据组成；

步骤12，基于上述二进制文件组织结构，对三根光纤文件分别进行解译，最终以三维矩阵结构存储，一维为空域维，一维为慢时间维，一维为快时间维；

步骤2，相参脉冲串中脉冲数确定：发射子阵从阵列起始移动到阵列末端后，又重新跳至阵列起始进行移动，脉冲数由阵列天线长度和发射子阵包含的列数决定；

步骤3，第一个相参脉冲串的起始脉冲的确定：

步骤31，从数据的帧头信息中读取第一个脉冲对应的脉冲序列号；

步骤32，对第一个脉冲对应的脉冲序列号和步骤2中确定的相参脉冲串中包含的脉冲数进行求余运算，求余运算结果是读取数据中第一个脉冲在完整相参脉冲串中的位置；

步骤33，利用步骤2中确定的相参脉冲串中包含的脉冲数减去步骤32中的求余运算值，即可得到完整相参脉冲串的起始脉冲序列；

步骤4，进行帧间数据分解：根据步骤3中确定的相参脉冲串中起始脉冲对应的脉冲序列号，可对读取的脉冲进行帧间分解，具体步骤为：

步骤41，读取所读数据中所有脉冲的包头信息，并从包头信息中分离出脉冲在每帧数据的脉冲序列号；

步骤42，第一帧数据分解：由步骤3得出的第一个相参脉冲串的起始脉冲序列号，并且每帧数据的脉冲序列号都是从0开始的，基于以上两个脉冲计数标志位，分解出第一帧数据；

步骤43，最后一帧数据分解：从脉冲序列号中找到最后一个脉冲序列为0的脉冲所在位置，从该脉冲所在位置一直到所读数据的最后一个脉冲作为最后一帧数据；

步骤44，中间帧数据分解：基于脉冲序列号，找出脉冲序列号为0的所有位置，从第一个脉冲序列号为0的位置到最后一个脉冲序列号为0的位置，均以每帧数据中设置的脉冲数为间隔进行帧数据分解；

步骤5，帧内数据按照相参脉冲串进行分组：

基于步骤2中的相参脉冲串所包含的脉冲数，将每帧数据中包含的脉冲进行分解，逐帧分解，直到完成数据的最终分解。

2.根据权利要求1所述基于相参脉冲串的仿机载数据分组方法，其特征在于：在步骤12中，采用matlab中的cell结构进行存储，每个cell结构中包含一个通道数据，每个通道数据由距离单元和脉冲数组成。

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