[發明專利]一種基于Kmeans聚類算法的氣象雷達信標檢測方法

有效

• 申請號: 201810898404.5
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109085593B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 魏巍;魏琦;林濤峰
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司雷華電子技術研究所
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 王子溟

本發明涉及一種基于Kmeans聚類算法的氣象雷達信標檢測方法，所述氣象雷達信標檢測方法包括：S1：通過氣象雷達天線掃描獲得多個原始信標的信標參數信息；S2：根據原始信標的第一信標參數信息，對同一信標編碼的多個原始信標進行聚類獲得聚類信標；S3：根據原始信標的第二信標參數信息，對聚類信標中的原始信標的第一信標參數信息進行加權平均，獲得聚類信標的質心。本發明的基于Kmeans聚類算法的雷達信標檢測方法通過采集雷達一個扇面內所有的信標信號，對采集的所有信號在一定方位及距離范圍內，根據信號功率對信標目標進行聚類，使檢測出的信標結果更加準確，在不改變硬件結構、不新增經費的基礎上有效的解決了該問題。

技術領域

本發明屬于機載氣象雷達探測技術領域，尤其涉及一種基于Kmeans聚類算法的氣象雷達信標檢測方法。

背景技術

信標探測功能作為機載氣象雷達常用的輔助功能，主要通過機載氣象雷達與地面信標機之間的詢問和應答實現，通常能使載機氣象雷達在數十公里以外確定地面信標機的相對位置，從而實現物資投放、載機定點飛行以及在海上和其他惡劣環境下的救援等工作。

參見圖1所示的信標探測示意圖及圖2所示的信標探測流程，機載氣象雷達對信標探測的工作原理為：雷達發射射頻詢問脈沖信號，由地面信標機接收后，地面信標機發射應答脈沖信號，雷達接收到應答脈沖信號后進行脈沖信號處理，經放大、A/D(模擬/數字)采樣、測距、譯碼等處理后，解算出地面信標機的方位及距離，并將其輸出到電子飛行儀表系統(Electronic Flight InstrumentSystem，EFIS)。

然而現有的信標探測技術主要有以下缺點：

通常實現滿足機載雷達較大的信標探測距離，地面信標機需要擁有較好的應答靈敏度和較強的發射功率，而雷達發射波束的旁瓣易產生部分干擾(圖參見3所示的雷達波束圖，在雷達波束圖中，中間部分為雷達主瓣增益，其余為旁瓣增益，而旁瓣增益中具有較強信號強度的增益則會被誤認為是有用信號，如圖3中P處增益)。如果到地面達信標機天線的功率密度Pr大于地面信標機的應答靈敏度，地面信標機就可以判別詢問信號有效，并發送應答脈沖信標信號，流程參見圖4所示。由于旁瓣增益較低，因此僅在較近的探測距離上，氣象雷達探測時在一定的探測方位角度上能檢測到多個信標目標(其中包含虛假目標)，使得信標檢測結果不準確，信標準確度不滿足要求。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有地面信標機擁有較好的應答靈敏度和較強的發射功率情況下，機載氣象雷達發射波術旁瓣易產生干擾，雷達在信標近距離探測時會探測到同一距離、不同方位的多個目標的問題，為此本發明提供了一種基于Kmeans聚類算法的雷達信標檢測方法，可在一定方位及距離范圍內，對探測的多個信標目標進行聚類，并根據信號參數進行平均，從而提高信標檢測的正確性，使得載機輔助定位更加準確。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于Kmeans聚類算法的氣象雷達信標檢測方法，其特征在于，所述氣象雷達信標檢測方法包括：

S1：通過氣象雷達天線掃描獲得多個原始信標的信標參數信息；

S2：根據原始信標的第一信標參數信息，對同一信標編碼的多個原始信標進行聚類獲得聚類信標；

S3：根據原始信標的第二信標參數信息，對聚類信標中的原始信標的第一信標參數信息進行加權平均，獲得聚類信標的質心。

進一步的，所述信標參數信息包括信標距離、信標方位角及信標功率。

進一步的，所述第一信標參數信息為距離及信標方位角。

進一步的，所述第二信標參數信息為信標功率。

進一步的，所述獲得聚類信標的過程為：