CN114594441A - 一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，包括：数据采集模块，用于采集低空探测雷达实时探测的目标回波数据，并将目标回波数据发送至数据分析模块；将获取目标回波数据的探测雷达位置实时更新在三维模型中，根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线；选取实时探测过程中与目标物体基本参数相同的目标调整图像，即反射电波波形、反射截面和振幅速度相同则表示探测物体为同一目标物体；并对目标立体图像进行三维补充更新；在保证对目标物体完整探测的情况下实现以较短的探测路径完成对探测的脉冲信号处理。

Description

一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统及方法

技术领域

本发明涉及技术领域，具体是一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统及方法。

背景技术

低空雷达利用无线电波来探测地平线以下区域的物体位置，通过测量脉冲电波往返时间延迟得到目标的距离信息，根据接收脉冲载波中的多普勒频率测量目标的径向速度，利用等信号法获得目标的方位角和俯仰角数据。

但是要得到目标物上全部目标点的数据，并用此数据成像处理得到精确的三维立体图像，则需要合理规划好飞行探测路线；进而如何客观探测目标物的空间位置、结构、形态和动静状态等信息，在保证对目标物体完整探测的情况下实现以较短的探测路径完成对探测的脉冲信号处理，是一个亟需解决的问题；为此，我们提出一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统及方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，来实现提供。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，包括：

数据采集模块，用于采集低空探测雷达实时探测的目标回波数据，并将目标回波数据发送至数据分析模块；

其中，目标回波数据包括反射电波波形、反射截面和振幅速度与目标斜距、目标角位置和目标相对速度；

数据分析模块，根据所述目标回波数据实时建立探测区域的三维模型；

通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像；以及

通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像；

将获取目标回波数据的探测雷达位置实时更新在三维模型中，根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签；

飞行路径规划模块，根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线。

进一步地，根据所述目标回波数据实时建立探测区域的三维模型，包括：

通过三维建模软件对低空雷达探测区域进行建模，获得三维模型；

通过低空探测雷达实时探测目标回波数据，处理后获得初始的目标物体图像，并标记为初始图像；

根据初始图像数据将目标物体实时渲染到三维模型中；提取初始图像中的反射电波波形、反射截面和振幅速度作为目标物体基本参数。

进一步地，通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像，包括：

选取实时探测过程中与目标物体基本参数相同的目标调整图像，提取所述目标调整图像的目标斜距、目标角位置和目标相对速度作为目标物体立体参数；

选取所述目标调整图像中目标物体立体参数不同的调整图像，并将其渲染到三维模型中的初始图像位置；

将更新后的初始图像标记为目标物体的目标立体图像。

进一步地，通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像，包括：

探测雷达位置实时更新，当探测雷达移动至初始图像探测位置时，获取当前目标立体图像的目标物体立体参数，将其与之前标记的目标物体的目标立体图像进行参数比对，若目标物体立体参数不同，则将其标记为目标调整图像；若目标物体立体参数相同，则不对目标立体图像进行处理；

对该目标调整图像的目标物体基本参数进行校核，若两者的目标物体基本参数相同，将该目标调整图像替换目标物体的目标立体图像并渲染到三维模型中；

若两者的目标物体基本参数不同，则探测雷达重新对初始图像位置进行探测。

进一步地，根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签，包括：

实时获取探测雷达探测过程的飞行参数，其中，飞行参数包括探测出完整目标立体图像的探测次数与目标调整图像替换目标物体的目标立体图像的次数；

当探测出完整目标立体图像的探测次数大于目标调整图像替换目标物体的目标立体图像的次数，则将该探测雷达的实时位置标记飞行安全标签。

进一步地，根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线，包括：

将具有飞行安全标签的探测雷达位置在三维模型中实时更新，将探测雷达移动点位连接形成最短折线长度的路线规划为探测雷达的飞行路线。

进一步地，一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理方法，包括：

步骤一：采集低空探测雷达实时探测的目标回波数据；

步骤二：通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像；

步骤三：通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像；

步骤四：根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签；

步骤五：根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过选取实时探测过程中与目标物体基本参数相同的目标调整图像，即反射电波波形、反射截面和振幅速度相同则表示探测物体为同一目标物体；进而根据目标探测过程中雷达处于不同探测方位时，使得目标物体产生不同的目标调整图像，即将目标斜距、目标角位置和目标相对速度作为目标物体立体参数，本发明根据探测出完整目标立体图像的探测次数大于目标调整图像替换目标物体的目标立体图像的次数；进而对目标立体图像进行三维补充更新；在保证对目标物体完整探测的情况下实现以较短的探测路径完成对探测的脉冲信号处理。

2、本发明中，在对目标物体立体参数的多次处理中，若目标物体立体参数不同，则将其标记为目标调整图像；若目标物体立体参数相同，则不对目标立体图像进行处理；表示当前雷达探测的目标物体处于静止状态；

对该目标调整图像的目标物体基本参数进行校核时，若两者的目标物体基本参数相同，将该目标调整图像替换目标物体的目标立体图像并渲染到三维模型中，即表示当前雷达探测的目标物体处于移动状态，进而确保多次探测后目标物的空间位置、结构、形态和动静状态等信息的准确性和完整性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统的工作步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所涉及到的技术方案主要。

请参阅图1，本发明提供了一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，包括：

数据采集模块，用于采集低空探测雷达实时探测的目标回波数据，并将目标回波数据发送至数据分析模块；

其中，目标回波数据包括反射电波波形、反射截面和振幅速度与目标斜距、目标角位置和目标相对速度；

数据分析模块，根据所述目标回波数据实时建立探测区域的三维模型；

本发明可采用以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统进行目标物体的三维成像；通过向目标发射探测信号（激光束）,然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像；以及

通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像；

将获取目标回波数据的探测雷达位置实时更新在三维模型中，根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签；

飞行路径规划模块，根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线。

在一个具体的实施例中，根据所述目标回波数据实时建立探测区域的三维模型，包括：

通过三维建模软件对低空雷达探测区域进行建模，获得三维模型；

通过低空探测雷达实时探测目标回波数据，处理后获得初始的目标物体图像，并标记为初始图像；

根据初始图像数据将目标物体实时渲染到三维模型中；提取初始图像中的反射电波波形、反射截面和振幅速度作为目标物体基本参数。

脉冲测量雷达通过测量脉冲电磁波往返时间延迟得到目标的距离信息，根据接收脉冲载波中的多普勒频率测量目标的径向速度，利用等信号法获得目标的方位角和俯仰角数据。

本发明可采用能形成圆锥波束的跟踪雷达作为低空探测雷达进行脉冲测量；圆锥扫描雷达的跟踪原理是：天线波束偏离雷达瞄准轴(等信号轴)一个小的角度，并绕瞄准轴快速旋转，在波束最大增益方向扫成一个圆锥体，使目标回波幅度呈正弦调制。对信号解调和鉴相可得到瞄准轴与目标之间的角误差信号，用以控制天线向减小目标偏角的方向转动,实现角度跟踪。单脉冲雷达则用4个相对于等信号轴对称配置的接收同时接收回波，上、下对与左、右对所接收到的信号进行比较，得到误差信号,用以控制天线转动,当转动到两对接收到的信号相等时就完成了角度跟踪。在雷达跟踪的同时，可从天线座的角编码器读出方位角和俯仰角数据。单脉冲比圆锥扫描方式测角精度高、数据率高、抗干扰能力强。对目标回波数据波形的测量、分析和处理可以得到有关目标反射截面、翻滚速度、极化特性等信息。

在一个具体的实施例中，通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像，包括：

选取实时探测过程中与目标物体基本参数相同的目标调整图像，提取所述目标调整图像的目标斜距、目标角位置和目标相对速度作为目标物体立体参数；

选取所述目标调整图像中目标物体立体参数不同的调整图像，并将其渲染到三维模型中的初始图像位置；

将更新后的初始图像标记为目标物体的目标立体图像。

通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像，包括：

探测雷达位置实时更新，当探测雷达移动至初始图像探测位置时，获取当前目标立体图像的目标物体立体参数，将其与之前标记的目标物体的目标立体图像进行参数比对，若目标物体立体参数不同，则将其标记为目标调整图像；若目标物体立体参数相同，则不对目标立体图像进行处理；表示当前雷达探测的目标物体处于静止状态；

对该目标调整图像的目标物体基本参数进行校核，若两者的目标物体基本参数相同，将该目标调整图像替换目标物体的目标立体图像并渲染到三维模型中；即表示当前雷达探测的目标物体处于移动状态。

若两者的目标物体基本参数不同，则探测雷达重新对初始图像位置进行探测。

在一个具体的实施例中，根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签，包括：

实时获取探测雷达探测过程的飞行参数，其中，飞行参数包括探测出完整目标立体图像的探测次数与目标调整图像替换目标物体的目标立体图像的次数；

当探测出完整目标立体图像的探测次数大于目标调整图像替换目标物体的目标立体图像的次数，则将该探测雷达的实时位置标记飞行安全标签；

具体来说，根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线，将具有飞行安全标签的探测雷达位置在三维模型中实时更新，将探测雷达移动点位连接形成最短折线长度的路线规划为探测雷达的飞行路线。

本发明的工作原理：采集低空探测雷达实时探测的目标回波数据；

通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像；

通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像；

根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签；

根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集低空探测雷达实时探测的目标回波数据，并将目标回波数据发送至数据分析模块；

其中，目标回波数据包括反射电波波形、反射截面和振幅速度与目标斜距、目标角位置和目标相对速度；

数据分析模块，根据所述目标回波数据实时建立探测区域的三维模型；

通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像；以及

通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像；

将获取目标回波数据的探测雷达位置实时更新在三维模型中，根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签；

飞行路径规划模块，根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线。

2.根据权利要求1所述的一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，其特征在于，根据所述目标回波数据实时建立探测区域的三维模型，包括：

通过三维建模软件对低空雷达探测区域进行建模，获得三维模型；

通过低空探测雷达实时探测目标回波数据，处理后获得初始的目标物体图像，并标记为初始图像；

根据初始图像数据将目标物体实时渲染到三维模型中；提取初始图像中的反射电波波形、反射截面和振幅速度作为目标物体基本参数。

3.根据权利要求1所述的一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，其特征在于，通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像，包括：

选取实时探测过程中与目标物体基本参数相同的目标调整图像，提取所述目标调整图像的目标斜距、目标角位置和目标相对速度作为目标物体立体参数；

选取所述目标调整图像中目标物体立体参数不同的调整图像，并将其渲染到三维模型中的初始图像位置；

将更新后的初始图像标记为目标物体的目标立体图像。

4.根据权利要求3所述的一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，其特征在于，通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像，包括：

探测雷达位置实时更新，当探测雷达移动至初始图像探测位置时，获取当前目标立体图像的目标物体立体参数，将其与之前标记的目标物体的目标立体图像进行参数比对，若目标物体立体参数不同，则将其标记为目标调整图像；若目标物体立体参数相同，则不对目标立体图像进行处理；

对该目标调整图像的目标物体基本参数进行校核，若两者的目标物体基本参数相同，将该目标调整图像替换目标物体的目标立体图像并渲染到三维模型中。

5.根据权利要求1所述的一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，其特征在于，根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签，包括：

实时获取探测雷达探测过程的飞行参数，其中，飞行参数包括探测出完整目标立体图像的探测次数与目标调整图像替换目标物体的目标立体图像的次数；

当探测出完整目标立体图像的探测次数大于目标调整图像替换目标物体的目标立体图像的次数，则将该探测雷达的实时位置标记飞行安全标签。

6.根据权利要求1所述的一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，其特征在于，根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线，包括：

将具有飞行安全标签的探测雷达位置在三维模型中实时更新，将探测雷达移动点位连接形成最短折线长度的路线规划为探测雷达的飞行路线。

7.根据权利要求4所述的一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，其特征在于，对该目标调整图像的目标物体基本参数进行校核，包括：

若两者的目标物体基本参数不同，则探测雷达重新对初始图像位置进行探测。

8.一种应用于低空探测雷达的电路脉冲信号的处理方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任意一项所述的低空探测雷达的电路脉冲信号的处理系统，处理方法包括：

步骤一：采集低空探测雷达实时探测的目标回波数据；

步骤二：通过分析反射电波波形、反射截面和振幅速度得到实时的目标立体图像；

步骤三：通过分析目标斜距、目标角位置和目标相对速度，对实时的目标立体图像进行调整，得到目标调整图像；

步骤四：根据实时探测雷达位置与目标立体图像和目标调整图像的飞行参数获取飞行安全标签；

步骤五：根据飞行安全标签规划探测雷达的飞行路线。

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