專利名稱：一種船用雷達(dá)船首干擾抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于船用雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，針對船用雷達(dá)中船首干擾的抑制方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代化的船舶導(dǎo)航設(shè)備中，船用雷達(dá)由于探測范圍廣，精度高，受天氣，能見度等自然因素干擾小，成為船舶不可缺少的導(dǎo)航設(shè)備之一。隨著近幾十年來數(shù)字計(jì)算技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用數(shù)字信號處理方法處理雷達(dá)信號取得了很好的效果。數(shù)字化船用雷達(dá)相對于傳統(tǒng)的模擬式雷達(dá)性能更穩(wěn)定、功能更完善、顯示更清晰、操作更方便，是船用雷達(dá)的發(fā)展趨勢。雷達(dá)回波信號存在許多因素產(chǎn)生的雜波干擾，船首干擾區(qū)域示意圖如圖1所示， 其中，船首干擾的產(chǎn)生是由于雷達(dá)接收到船舶本身反射的回波，由于船舶本身與雷達(dá)之間的距離近，相對位置固定，船首干擾相對于其它干擾，有其固有的特點(diǎn)干擾強(qiáng)度高且穩(wěn)定， 干擾的顯示位置和面積大小相對固定。如果直接將未經(jīng)船首干擾抑制的回波信號用于顯示，將在船首方向持續(xù)出現(xiàn)大量的虛假目標(biāo)，嚴(yán)重影響船用雷達(dá)的性能。在現(xiàn)有的船首干擾抑制方法中，大多通過統(tǒng)計(jì)先驗(yàn)知識在船首人為設(shè)置粗略的固定區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)抑制船首干擾，這種方法雖然簡單易行，但是精度較低，容易對可能出現(xiàn)在船首區(qū)域的真實(shí)目標(biāo)產(chǎn)生衰減，降低了船用雷達(dá)在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的船用雷達(dá)船首干擾問題，提出了一種船用雷達(dá)船首干擾抑制的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種船用雷達(dá)船首干擾抑制方法，包括如下步驟，Si.初始化船首窗口，即以船首中心為參考初始化船首矩形窗口，對于船首位置， 船首的中心方位角已知，以船首中心向兩邊遞減，當(dāng)距離向高度遞減到高度為h = α Haver 時(shí)，為距離向的閾值點(diǎn)，計(jì)算船首中心到距離向的閾值點(diǎn)的寬度，記為WJPW,，其中，α ^ 1 為高度權(quán)系數(shù)，HavCT表示雷達(dá)附近的海雜波距離向的平均高度，以寬度為W = (W^ffr)，高度為H，中心在船首的矩形窗口為初始化船首干擾區(qū)域，H表示船首矩形窗口的經(jīng)驗(yàn)高度，初始化干擾強(qiáng)度為0，設(shè)置區(qū)域更新的幀數(shù)上限N，幀數(shù)積累的上限M,區(qū)域更新的幀序列號i =0，幀數(shù)積累的幀序列號j = 0 ；S2.接收第i幀雷達(dá)數(shù)據(jù)，且將此幀數(shù)據(jù)與干擾強(qiáng)度在船首干擾區(qū)域內(nèi)相減得到船首抑制后的雷達(dá)數(shù)據(jù)；S3.判斷是否滿足區(qū)域更新條件，即若i = N，則令i = 0 ；否則，若0彡i < M，則 i = i+Ι，轉(zhuǎn)入步驟S4 ；如果不是，則i = i+Ι，轉(zhuǎn)入步驟S2 ；S4.積累第j幀數(shù)據(jù)，判斷積累是否完成，若j =M-1，令j = 0，轉(zhuǎn)入步驟S5，如果不是，令j = j+Ι，轉(zhuǎn)入步驟S2;
S5.進(jìn)行干擾區(qū)域擬合和干擾強(qiáng)度估計(jì)，對積累的M幀雷達(dá)數(shù)據(jù)取平均，二值化后得到表征船首形狀的二值圖像，在粗略的船首區(qū)域內(nèi)通過多項(xiàng)式擬合獲得精確的船首干擾區(qū)域，在精確的船首區(qū)域內(nèi)對M幀極坐標(biāo)數(shù)據(jù)取平均，此均值即為估計(jì)的船首干擾強(qiáng)度，更新船首干擾區(qū)域和強(qiáng)度，進(jìn)行下一次擬合和估計(jì)，返回步驟S2。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的方法通過初始化船首窗口，先粗略的定位船首區(qū)域， 獲得檢測后以多項(xiàng)式擬合船首干擾區(qū)域，獲得精確的船首干擾區(qū)域，處理的范圍小，效果準(zhǔn)確；以積累的M幀船首數(shù)據(jù)計(jì)算船首干擾的強(qiáng)度，算法簡單易行，運(yùn)算速度快；在雷達(dá)工作時(shí)間內(nèi)定時(shí)更新船首干擾區(qū)域，對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。


圖1船首干擾區(qū)域示意圖。圖2本發(fā)明的船首干擾抑制流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。需要說明的是實(shí)施例中的參數(shù)并不影響本發(fā)明的一般性。本發(fā)明實(shí)施例的參數(shù)為船用雷達(dá)一幀圖像取為一個(gè)圓周的掃描數(shù)據(jù)，方位角取值為0-1023，共1024個(gè)方位角，顯示半徑取值為0-351，共352個(gè)點(diǎn)(15時(shí)屏)，均值通過M 幀數(shù)據(jù)積累獲得，運(yùn)行N幀之后重新積累。假設(shè)船用雷達(dá)視頻信號中有4種像素值，它們分別是目標(biāo)、背景和兩種尾跡。在雷達(dá)探測的原始極坐標(biāo)數(shù)據(jù)中，可以獲得雷達(dá)附近的海雜波距離像平均高度為HavCT，設(shè)定船首矩形窗口的經(jīng)驗(yàn)高度為H。需要明確的是一個(gè)圓周的圖像數(shù)據(jù)來自船用雷達(dá)天線轉(zhuǎn)動一周測量得到，本實(shí)施例中掃描一周的角度為1024個(gè)角度。具體的船首抑制流程如圖2所示，實(shí)施步驟如下Si.初始化船首窗口，首先以船首中心為參考初始化船首矩形窗口。對于船首位置，船首的中心方位角已知，以船首中心向兩邊遞減，當(dāng)距離向高度遞減到高度為h = α Haver (α 為高度權(quán)系數(shù))的點(diǎn)時(shí)，計(jì)算船首中心到這兩點(diǎn)的寬度W1和I。以寬度為W =(WfW^，高度為H，中心在船首的矩形窗口為初始化船首干擾區(qū)域。干擾區(qū)域確定后，設(shè)初始化干擾強(qiáng)度為0。在步驟Sl中粗略的定位了船首區(qū)域。S2.對每次到達(dá)的第i幀數(shù)據(jù)，在船首干擾區(qū)域內(nèi)提取該幀對應(yīng)的船首區(qū)域數(shù)據(jù)， 將其與加權(quán)(干擾強(qiáng)度權(quán)系數(shù)為β)的船首干擾強(qiáng)度相減，獲得船首干擾抑制后的數(shù)據(jù)，將該幀數(shù)據(jù)輸出顯示。S3.判斷是否滿足區(qū)域更新條件，即若i = N，則令i = 0 ；否則，若0彡i < M，則 i = i+Ι，轉(zhuǎn)入步驟S4 ；如果不是，則i = i+Ι，轉(zhuǎn)入步驟S2 ；S4.積累第j幀數(shù)據(jù)，判斷積累是否完成，即若j =M-1，令j = 0，轉(zhuǎn)入步驟S5，如果不是，令j = j+1，轉(zhuǎn)入步驟S2 ；S5.進(jìn)行船首干擾區(qū)域擬合和船首干擾強(qiáng)度估計(jì)。該步驟的主要目的是為了在Sl 步驟設(shè)置的初始化船首干擾區(qū)域窗口內(nèi)，通過多項(xiàng)式方程擬合精確的干擾區(qū)域，并在船首干擾區(qū)域內(nèi)估計(jì)干擾強(qiáng)度，最后以新的擬合區(qū)域和干擾強(qiáng)度更新上一次保存，并返回步驟 S2。具體包括如下步驟S51.對積累的M幀極坐標(biāo)雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)取平均，利用閾值法二值化后可以得到表征船首形狀的二值圖像，此二值圖像在艦船近距離位置將以船首為中心呈現(xiàn)凸形分布， 利用步驟Sl中定位的粗略的船首區(qū)域，在粗略的船首區(qū)域內(nèi)方位向設(shè)置K個(gè)采樣點(diǎn)X = {χι，χ2，···，χκ}，得到距離向高度采樣值y = Iy1, y2,... ,yj ο 離散化 = 2p(i e [Ι,Κ], ρ e N)，以利于雷達(dá)系統(tǒng)的并行處理。S52.擬合船首干擾區(qū)域。如果直接利用采樣值擬合船首干擾區(qū)域，一方面增加系統(tǒng)存儲采樣值的負(fù)擔(dān)；另一方面，由于采樣值受干擾影響起伏較大，難以獲得船首干擾區(qū)域的平滑描述。因此在船首干擾區(qū)域內(nèi)，以S51中離散化的采樣值為擬合的源數(shù)據(jù)，通過多項(xiàng)式擬合采樣點(diǎn)獲得干擾區(qū)域的精確描述。多項(xiàng)式方程如下
權(quán)利要求
1.一種船用雷達(dá)船首干擾抑制方法，包括如下步驟，51.初始化船首窗口，即以船首中心為參考初始化船首矩形窗口，對于船首位置，船首的中心方位角已知，以船首中心向兩邊遞減，當(dāng)距離向高度遞減到高度為h = α Haver時(shí)，為距離向的閾值點(diǎn)，計(jì)算船首中心到距離向的閾值點(diǎn)的寬度，記為巧和^，其中，α 為高度權(quán)系數(shù)，Hara表示雷達(dá)附近的海雜波距離向的平均高度，以寬度為W = (W^ffr)，高度為H， 中心在船首的矩形窗口為初始化船首干擾區(qū)域，H表示船首矩形窗口的經(jīng)驗(yàn)高度，初始化干擾強(qiáng)度為0，設(shè)置區(qū)域更新的幀數(shù)上限N，幀數(shù)積累的上限M,區(qū)域更新的幀序列號i = 0，幀數(shù)積累的幀序列號j = 0 ；52.接收第i幀雷達(dá)數(shù)據(jù)，且將此幀數(shù)據(jù)與干擾強(qiáng)度在船首干擾區(qū)域內(nèi)相減得到船首抑制后的雷達(dá)數(shù)據(jù)；53.判斷是否滿足區(qū)域更新條件，即若i= N，則令i = 0 ；否則，若0彡i < M，則i = i+Ι，轉(zhuǎn)入步驟S4 ；如果不是，則i = i+Ι，轉(zhuǎn)入步驟S2 ；54.積累第j幀數(shù)據(jù)，判斷積累是否完成，若j= M-I，令j = 0，轉(zhuǎn)入步驟S5，如果不是， 令j = j+Ι，轉(zhuǎn)入步驟S2;55.進(jìn)行干擾區(qū)域擬合和干擾強(qiáng)度估計(jì)，對積累的M幀雷達(dá)數(shù)據(jù)取平均，二值化后得到表征船首形狀的二值圖像，在粗略的船首區(qū)域內(nèi)通過多項(xiàng)式擬合獲得精確的船首干擾區(qū)域，在精確的船首區(qū)域內(nèi)對M幀極坐標(biāo)數(shù)據(jù)取平均，此均值即為估計(jì)的船首干擾強(qiáng)度，更新船首干擾區(qū)域和強(qiáng)度，進(jìn)行下一次擬合和估計(jì)，返回步驟S2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用雷達(dá)船首干擾抑制方法，其特征在于，步驟S5所述的二值化是利用閾值法進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用雷達(dá)船首干擾抑制方法，其特征在于，步驟S5所述的多項(xiàng)式擬合是利用最小二乘法求解多項(xiàng)式的擬合參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明屬于船用雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種船用雷達(dá)船首干擾抑制方法。針對現(xiàn)有的抑制方法精度較低，容易對可能出現(xiàn)在船首區(qū)域的真實(shí)目標(biāo)產(chǎn)生衰減，降低了船用雷達(dá)在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性的問題，本發(fā)明的方法通過初始化船首窗口，先粗略的定位船首區(qū)域，獲得檢測后，以多項(xiàng)式擬合船首干擾區(qū)域，獲得精確的船首干擾區(qū)域，處理的范圍小，效果準(zhǔn)確；以積累的M幀船首數(shù)據(jù)計(jì)算船首干擾的強(qiáng)度，算法簡單易行，運(yùn)算速度快；在雷達(dá)工作時(shí)間內(nèi)定時(shí)更新船首干擾區(qū)域，對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。
文檔編號G01S7/41GK102253378SQ20111016376
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者方慶, 段昶 申請人:電子科技大學(xué)