CN115616502A - 无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，涉及机载雷达技术领域。杂波抑制方法步骤如下：步骤一、建立目标波数学模型，根据无人飞行器的具体类别类型的运动进行机载雷达的目标波检测收集，得到目标波数据库；步骤二、建立杂波数学模型，根据无人飞行器的具体类别类型的运动进行机载雷达的杂波收集，得到杂波数据库。本发明通过该杂波抑制方法的步骤设置，根据该无人飞行器的类别类型对其进行目标波和杂波数据库的收集建立，方便后续发射和接收波的判断，便于该无人飞行器对目标波进行识别和监测一起对杂波的分析抑制，对于运动背景下、有遮挡、复杂移动的目标跟踪时，根据对杂波的接收分析能够较快速地对杂波进行抑制。

Description

无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法

技术领域

本发明涉及机载雷达技术领域，具体为无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法。

背景技术

无人飞行器是指在大气层内或大气层外空间飞行且不搭载人类的器械，机载雷达是指装在飞机上的各种雷达的总称，实施空中警戒、侦察，保障航行准确和飞行安全。

无人飞行器被用于情报侦察与战场监视、救援、搜索等，为了使其适应复杂多变的环境，需提高其杂波抑制与目标探测的能力。随着粒子滤波、多模板、多速率处理等技术结合，其目标识别取得了长足的进步，但是，近年来尽管在运动物体提取与运动分析的研究方面取得了积极的成果，但这些成果大多基于理想场景，应用于以无人飞行器为平台的复杂变化场景就暴露出不适用的问题，对于运动背景下、有遮挡、复杂移动的目标跟踪时，需要一种适用的杂波抑制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，杂波抑制方法步骤如下：

步骤一、建立目标波数学模型，根据无人飞行器的具体类别类型的运动进行机载雷达的目标波检测收集，得到目标波数据库；

步骤二、建立杂波数学模型，根据无人飞行器的具体类别类型的运动进行机载雷达的杂波收集，得到杂波数据库；

步骤三、进行目标波和杂波比对，机载雷达在运动过程中对波进行发射并接收反射的波，并根据目标波数据库和杂波数据库的数据立即进行目标波和杂波的快速比对；

步骤四、对目标波进行跟踪，识别出目标波的同时进行不间断的跟踪监测；

步骤五、对杂波进行抑制，识别出杂波的同时，机载雷达发射出和杂波特征相反的反消波对杂波进行抑制。

更进一步地，所述步骤一和步骤二中对目标波数据库和杂波数据库的收集，首先需要建立有限物理阵元及脉冲下的一定情景环境，且该情景环境下包含所需的目标波以及多种自然情况下会产生的杂波。

更进一步地，所述步骤一中机载雷达发射一定的射出波，且机载雷达将接收到需要的接进波时，该接进波为目标波，并通过无人飞行器上的存储器进行一地点存储，且目标波多为少量。

更进一步地，所述步骤二中机载雷达发射一定的射出波，且机载雷达将接收到不需要的接进波时，该接进波为杂波，并通过无人飞行器上的存储器进行另一地点存储，杂波多为大量。

更进一步地，所述步骤三中无人飞行器进行运动，机载雷达发射端不断发射射出波，机载雷达接收端不断接收接进波，接进波与目标波数据库和杂波数据库内的目标波和杂波分别进行不断比对，识别出所需的目标波和干扰的杂波。

更进一步地，所述目标波包括所需的接进波经过同向波或反向波通过耦合后得到的增强目标波或减弱目标波。

更进一步地，所述步骤四中机载雷达识别出目标波的同时，对动目标检测和持续跟踪，并不断提供目标的目标定位、运动属性分析等动态数据。

更进一步地，所述步骤五中机载雷达识别出杂波，机载雷达进行信息反馈，并对杂波进行数据分析，最后机载雷达发射出与杂波特征相反的消波抑制杂波。

更进一步地，所述步骤五中杂波包括但不限于地杂波、雨杂波、鸟杂波和海杂波。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，通过该杂波抑制方法的步骤设置，根据该无人飞行器的类别类型对其进行目标波和杂波数据库的收集建立，方便后续发射和接收波的判断，便于该无人飞行器对目标波进行识别和监测一起对杂波的分析抑制，对于运动背景下、有遮挡、复杂移动的目标跟踪时，根据对杂波的接收分析能够较快速的对杂波进行抑制。

附图说明

图1为本发明的总第一拓扑图；

图2为本发明的总第二拓扑图；

图3为本发明的目标波拓扑图；

图4为本发明的杂波拓扑图。

具体实施方式

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方向、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机和显示器等部分组成，机载雷达一般都有天线平台稳定系统或数据稳定装置，通常采用3厘米以下的波段，体积小，重量轻，具有良好的防震性能，其中杂波指的是接收的雷达回波信号中由面散射或体散射引起的回波分量，它通常来自地面及建筑物、海洋、雨雪天气、鸟群昆虫等，杂波有时是干扰，有时又是感兴趣的期望信号，雷达工作原理中，雷达调频发射机造成充足的电磁感应动能，历经收取和发送切换开关传输给天线。天线将这种电磁感应动能辐射源至空气中，集中化在某一个窄小的方位上产生波束，往前散播。电磁波碰到波束内的目标后，将顺着每个方位造成反射，在其中的一部分电磁感应动能反射回雷达的方位，被雷达天线获得。天线获得的动能历经收取和发送切换开关送至接收器，产生雷达的回波信号。因为在散播全过程中电磁波会伴随着散播间距而衰减系数，雷达回波信号十分很弱，基本上被噪音所吞没，接收器变大很弱的回波信号，历经信号分析机处理，获取出包括在回波中的信息内容，送至显示屏，表明出目标的间距、方位、速率等。适用于对目标波和杂波的接收分析。

如图1-图4所示，本发明提供一种技术方案：无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，杂波抑制方法步骤如下：

步骤一、建立目标波数学模型，根据无人飞行器的具体类别类型的运动进行机载雷达的目标波检测收集，得到目标波数据库，步骤一中机载雷达发射一定的射出波，且机载雷达将接收到需要的接进波时，该接进波为目标波，并通过无人飞行器上的存储器进行一地点存储，该存储器为现有技术，会对目标波进行分类存储并进行单独分析，且目标波多为少量，该无人飞行器的目标波是对其有益的接进波；

步骤二、建立杂波数学模型，根据无人飞行器的具体类别类型的运动进行机载雷达的杂波收集，得到杂波数据库，步骤二中机载雷达发射一定的射出波，且机载雷达将接收到不需要的接进波时，该接进波为杂波，分辨出主瓣杂波和旁瓣杂波，以及面杂波和体杂波，将杂波按照面杂波、体杂波、主瓣杂波和旁瓣杂波进行分类，便于后续快速进行比对，且根据杂波数据库，制作出合适的抑制杂波的相对应消波，便于后续快速抑制，并通过无人飞行器上的存储器进行另一地点存储，杂波多为大量，步骤二中机载雷达发射一定的射出波，且机载雷达将接收到不需要的接进波时，该接进波为杂波，并通过无人飞行器上的存储器进行另一地点存储，杂波多为大量，因为同一种自然环境的回波在一种应用中是不需要的杂波，而在另一种应用中可能就是需要提取的关键信号，例如鸟杂波可能不是常规雷达希望的目标，但是对于分析鸟类迁徙特性的应用来说，鸟杂波正是其研究的对象，所以首先需要对无人飞行器的类别类型进行了解，无人飞行器的类别用途不同，所要收集的目标波和杂波的类型不同，至此目标波和杂波被收集在存储器内并分别进行分析了解，并制作出能够抑制消除杂波的消波并进行存储；

步骤一和步骤二中对目标波数据库和杂波数据库的收集，首先需要建立有限物理阵元及脉冲下的一定情景环境，且该情景环境下包含所需的目标波以及多种自然情况下会产生的杂波。所以该目标波和杂波适用于一定环境下，其中，通过天线主瓣进入雷达的杂波称为主瓣杂波，否则称为旁瓣杂波，杂波通常是随机的，具有类似热噪声的特性，由于杂波强度往往要比接收机内部噪声大，雷达在强杂波背景下检测目标的能力主要取决于信号杂波比。杂波通常在一定的空间范围内分布，其物理尺寸比雷达分辨单元要大得多，常分为两大类：面杂波和体杂波。也有“点”或离散的杂波，例如电视塔、建筑物等特殊结构。

步骤三、进行目标波和杂波比对，机载雷达在运动过程中对波进行发射并接收反射的波，并根据目标波数据库和杂波数据库的数据立即进行目标波和杂波的快速比对，步骤三中无人飞行器进行运动，机载雷达发射端不断发射射出波，机载雷达接收端不断接收接进波，接进波与目标波数据库和杂波数据库内的目标波和杂波分别进行不断比对，识别出所需的目标波和干扰的杂波，步骤三中无人飞行器进行运动，机载雷达发射端不断发射射出波，机载雷达接收端不断接收接进波，接进波与目标波数据库和杂波数据库内的目标波和杂波分别进行不断比对，识别出所需的目标波和干扰的杂波，步骤三中无人飞行器进行运动，机载雷达发射端不断发射射出波，机载雷达接收端不断接收接进波，接进波与目标波数据库和杂波数据库内的目标波和杂波分别进行不断比对，识别出所需的目标波和干扰的杂波；

步骤四、对目标波进行跟踪，识别出目标波的同时进行不间断的跟踪监测，目标波包括所需的接进波经过同向波或反向波通过耦合后得到的增强目标波或减弱目标波，步骤四中机载雷达识别出目标波的同时，对动目标检测和持续跟踪，并不断提供目标的目标定位、运动属性分析等动态数据；

步骤五、对杂波进行抑制，识别出杂波的同时，机载雷达发射出和杂波特征相反的反消波对杂波进行抑制，步骤五中机载雷达识别出杂波，机载雷达进行信息反馈，并对杂波进行数据分析，最后机载雷达发射出与杂波特征相反的消波抑制杂波，步骤五中杂波包括但不限于地杂波、雨杂波、鸟杂波和海杂波，需要说明的是，根据现有技术的检测结果可以得出：地杂波可以是高强度且离散，可以较目标波高五十至六十分贝，多普勒展宽小；海杂波强度比地杂波低二十至三十分贝，多普勒展宽严重；雨杂波为漫射和刮风，可比目标波高三十分贝以上，多普勒展宽小；鸟杂波为数百至数万的点目标，特别说明的是，杂波定义为不需要的反射源，它在有效带宽及雷达搜索窗口中产生并表现为空间上相干的反射器。杂波的定义很大程度上取决于所希望的目标。雷达杂波是指除感兴趣的目标以外的其它物体的雷达散射回波，它会干扰雷达的正常工作，影响地杂波的因素有系统参数，包括波长、照射面积、照射方位角和俯仰角、极化方式，还有地物参数，包括复介电常数、地面粗糙度、次表层或幅度衰减可忽略的深度覆盖面的不均匀性，雷达波能够透入地物和植被的表层，因此，地物回波是表面散射和次表层再反射回波的合成，对田地和草地的衰减测量表明，植被不密时，绝大部分回波来自地表顶层，次表层回波可忽略，与地杂波的散射特性相比，海杂波的散射特性有其特殊性，不仅会因海情的不同而表现出不同的散射系数，而且海浪是运动的，即使对于固定的雷达平台，海浪也会表现出多普勒展宽，而且成片海杂波散射单元之间的相关性也比地杂波强。

特别的，通过该杂波抑制方法的步骤设置，根据该无人飞行器的类别类型对其进行目标波和杂波数据库的收集建立，方便后续发射和接收波的判断，便于该无人飞行器对目标波进行识别和监测一起对杂波的分析抑制，对于运动背景下、有遮挡、复杂移动的目标跟踪时，根据对杂波的接收分析能够较快速的对杂波进行抑制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：杂波抑制方法步骤如下：

步骤一、建立目标波数学模型，根据无人飞行器的具体类别类型的运动进行机载雷达的目标波检测收集，得到目标波数据库；

步骤二、建立杂波数学模型，根据无人飞行器的具体类别类型的运动进行机载雷达的杂波收集，得到杂波数据库；

步骤三、进行目标波和杂波比对，机载雷达在运动过程中对波进行发射并接收反射的波，并根据目标波数据库和杂波数据库的数据立即进行目标波和杂波的快速比对；

步骤四、对目标波进行跟踪，识别出目标波的同时进行不间断的跟踪监测；

步骤五、对杂波进行抑制，识别出杂波的同时，机载雷达发射出和杂波特征相反的反消波对杂波进行抑制。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤一和步骤二中对目标波数据库和杂波数据库的收集，首先需要建立有限物理阵元及脉冲下的一定情景环境，且该情景环境下包含所需的目标波以及多种自然情况下会产生的杂波。

3.根据权利要求1所述的无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤一中机载雷达发射一定的射出波，且机载雷达将接收到需要的接进波时，该接进波为目标波，并通过无人飞行器上的存储器进行一地点存储，且目标波多为少量。

4.根据权利要求1所述的无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤二中机载雷达发射一定的射出波，且机载雷达将接收到不需要的接进波时，该接进波为杂波，并通过无人飞行器上的存储器进行另一地点存储，杂波多为大量。

5.根据权利要求1所述的无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤三中无人飞行器进行运动，机载雷达发射端不断发射射出波，机载雷达接收端不断接收接进波，接进波与目标波数据库和杂波数据库内的目标波和杂波分别进行不断比对，识别出所需的目标波和干扰的杂波。

6.根据权利要求5所述的无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：所述目标波包括所需的接进波经过同向波或反向波通过耦合后得到的增强目标波或减弱目标波。

7.根据权利要求1所述的无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤四中机载雷达识别出目标波的同时，对动目标检测和持续跟踪，并不断提供目标的目标定位、运动属性分析等动态数据。

8.根据权利要求1所述的无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤五中机载雷达识别出杂波，机载雷达进行信息反馈，并对杂波进行数据分析，最后机载雷达发射出与杂波特征相反的消波抑制杂波。

9.根据权利要求1所述的无人飞行器机载雷达目标检测的杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤五中杂波包括但不限于地杂波、雨杂波、鸟杂波和海杂波。

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