[發(fā)明專利]基于最小二乘逼近的一階海雜波檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610206443.5
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105891787B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董英凝;趙東陽;張賀磊;鄧維波
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S7/292
• 分類號: G01S7/292;G01S7/35;G01S13/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一階海雜波檢測方法，涉及高頻地波雷達探測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高頻地波雷達，可以突破地球曲率的限制，探測到視線以下的目標。在雷達回波中往往摻雜著大量的干擾和噪聲。高頻雷達一階海雜波是雷達回波中最主要的干擾之一，它的能量往往很高，嚴重影響目標的檢測，應(yīng)該盡量抑制海雜波；但從另一方面來講，海雜波包含著大量的海態(tài)信息，是海態(tài)反演的主要檢測對象。海雜波的產(chǎn)生機理可以由布拉格諧振原理來解釋，即當(dāng)高頻電磁波照射到粗糙的海面上時，電磁波會與海面相互作用發(fā)生強烈的散射作用，從而產(chǎn)生一階海雜波。理論上，一階海雜波在雷達回波RD譜上會在頻率軸上形成一對關(guān)于零頻對稱的能量尖峰，即為Bragg峰。Bragg峰對于其存在頻率上的海面目標來說是非常大的干擾，將直接導(dǎo)致該頻率范圍內(nèi)目標的淹沒，在有洋流，電離層雜波和強風(fēng)等情況下，Bragg峰還會分裂展寬，擴大目標檢測的干擾范圍。而通過測量Bragg峰位置的偏移，左右Bragg峰能量的比值，一階Bragg峰與二階Bragg峰能量比值又能得到海面浪場、風(fēng)場、流場等十分豐富的海態(tài)信息。所以，無論是海態(tài)信息的提取還是對海面目標的跟蹤監(jiān)測，海雜波的檢測都是研究的重點。

經(jīng)典的一階海雜波檢測方法有局部峰值檢測法和基于特征識別法等，經(jīng)典檢測方法的共同特點是將檢測范圍內(nèi)的最大值點視為Bragg(布拉格)峰，并未對Bragg峰附近的譜做任何處理。但相參積累時間過高會帶來頻譜分裂，這會使Bragg峰分裂為兩個峰；高頻噪聲干擾會使Bragg峰附近的譜有毛刺，這兩種情況下，都會使得查找到的Bragg峰位置不準確，虛警率非常高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)查找到的Bragg峰位置不準確及虛警率高的問題，而提出的基于最小二乘逼近的一階海雜波檢測方法。

基于最小二乘逼近的一階海雜波檢測方法按以下步驟實現(xiàn)：

步驟一：由雷達的工作頻率f₀，求得理論布拉格頻率f_B；

步驟二：根據(jù)步驟一得到的f_B在每個海元上劃定噪聲區(qū)，并求得每個海元的閾值；

步驟三：根據(jù)雷達探測海域海態(tài)數(shù)據(jù)，確定洋流徑向流速的最大值V_m，并求得布拉格頻偏的最大值Δf_m；

步驟四：根據(jù)步驟三中求得的布拉格頻偏的最大值Δf_m與步驟一中得到的理論布拉格頻率f_B，確定布拉格峰的搜索范圍；

步驟五：在步驟四確定的搜索范圍內(nèi)取最大值點作為布拉格峰疑似點；

步驟六：將步驟五確定的疑似點與步驟二得到的閾值作比較，若疑似點的幅度值大于閾值，則認為海元數(shù)據(jù)有效，為有效海元，執(zhí)行步驟七；否則，檢測下一海元；

步驟七：在步驟六中確定的有效海元內(nèi)，取以布拉格峰疑似點為中心的點做點集，求取逼近函數(shù)y；

步驟八：取步驟七中得到的逼近函數(shù)y的峰值點記為布拉格峰值點。

發(fā)明效果：

本發(fā)明相對傳統(tǒng)檢測算法，求取了Bragg峰附近譜的逼近函數(shù)，相當(dāng)于對Bragg峰附近的譜進行了平滑處理，減弱了頻譜分裂和高頻噪聲帶來的干擾，可有效提高一階海雜波檢測的準確率。

本發(fā)明利用最小二乘逼近法求得高頻雷達回波多普勒譜的逼近函數(shù)，對Bragg峰附近的譜進行了平滑處理，降低了由相參積累時間過高帶來的頻譜分裂和高頻噪聲等干擾的影響，解決了一階海雜波檢測中Bragg峰位置識別不準確的問題。

附圖說明

圖1為距離多普勒譜圖；

圖2為多普勒譜圖；

圖3為利用最小二乘逼近法處理后的RD譜結(jié)果圖；

圖4為第4個波束在10km處結(jié)果圖；

圖5為第4個波束在50km處結(jié)果圖；

圖6為第4個波束在100km處結(jié)果圖；

圖7為第4個波束在150km處結(jié)果圖；

圖8為本發(fā)明流程圖。

具體實施方式

具體實施方式一：如圖8所示，基于最小二乘逼近的一階海雜波檢測方法包括以下步驟：

原始雷達回波數(shù)據(jù)經(jīng)兩次FFT運算，一次DBF運算得到回波數(shù)據(jù)的方位-距離-多普勒譜(ARD譜)。一階海雜波的識別即是要在ARD譜上識別出一階Bragg峰的位置。

步驟一：由雷達的工作頻率f₀，求得理論布拉格頻率f_B；