一种基于实时多维特征统计的地物识别方法与流程

本发明涉及雷达信号处理。

背景技术：

1、船舶导航雷达作为一种导航设备，主要用于测定船位，航海避碰，观察海上浮标、船只以及海岸，测定雷达作用区域内观测物的距离方位信息，完成船只进出港口以及航行中的导航任务，保证在复杂环境下，船舶进、出港，窄航道航行的安全。导航雷达需具备全天候工作能力，在气象和海况复杂环境下，能够抑制杂波的同时正常发现探测目标以及固定地物，从而在靠岸进出港口时，保证自身航行安全。

2、雷达近年来关于地物的识别一般都是通过深度学习模型训练或图像处理像素点特征统计，前者利用大量实测数据进行模型迭代优化，根据优化模型进行识别分类，后者统计像素点特征频率直方图，用于数据库中特征匹配判断，这些方法都需要先验数据支撑，不具有实时性、普适性。而基于回波强度以及速度门限的联合判断方法，受低海况影响较大，准确性受限。

技术实现思路

1、为了解决在云雨杂波、海浪杂波以及地物回波复杂环境背景下，导航雷达自适应杂波抑制时无法保护地物回波问题，本发明提出一种基于实时多维特征统计的地物识别方法。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、步骤1：获取相参雷达基带回波数据：

4、xm×n＝[x11 x12 … x1n；x21x22 … x2n；…；xm1xm2 … xmn]

5、其中xm×n为脉组为m个相参脉冲的基带iq数据，n为脉冲回波距离单元数，其中m≥3；

6、步骤2：对xm×n按照距离单元遍历，同一距离单元上的m个iq数据采用脉冲相关法计算每个距离单元上所含能量的相位变化率，即得到脉组内每个距离单元多普勒速度估计向量v1×n，简记为v；对xm×n的m个脉冲做非相参积累处理得到回波幅度向量a1×n，简记为a；

7、步骤3：确定方位扇区大小，将同一方位扇区内非相参积累数据a排列得到扇区回波矩阵，对矩阵内每个距离单元进行扇区数据取大，得到扇区回波最大值向量；

8、步骤4：确定连续帧间个数，统计相邻帧间同一扇区回波最大值向量的差值，将不同帧间向量差值排列得到扇区回波起伏变化矩阵；

9、步骤5：根据扇区回波起伏变化矩阵，生成逻辑矩阵，对每个距离单元进行逻辑求和，得到回波起伏变化逻辑向量，联合多普勒速度估计向量和回波幅度向量，进行条件判定，满足条件的标记为地物区域。

10、进一步的，所述步骤3还包括：

11、步骤3-1：采用方位扇区处理的方式，将同一方位扇区内非相参积累数据a存储得到：

12、ak×n＝[a1；a2；…；ak]

13、其中ak×n为方位扇区内k个连续的非相参积累回波数据，n为回波距离单元数；

14、步骤3-2：对ak×n按照距离单元遍历，同一距离单元上的k个非相参积累数据采用最大值法计算每个距离单元上回波最大值，即得到该扇区内每个距离单元回波最大值向量am1×n，简记为am。

15、进一步的，所述步骤4还包括：

16、步骤4-1：采用帧间处理的方式，将不同帧间同一扇区回波最大值向量am存储得到：

17、acl×n＝[am1；am2；…；aml]

18、其中acl×n为同一扇区内l个连续扫描回波最大值数据，n为回波距离单元数；

19、步骤4-2：对acl×n按照距离单元遍历，同一距离单元上的l个回波最大值数据采用相邻帧间差值统计计算每个距离单元上回波起伏变化，即得到相邻帧间每个距离单元幅度起伏变化矩阵δa(l-1)×n，简记为δa。

20、进一步的，所述步骤5还包括：

21、步骤5-1：对当前某一方位扇区内的非相参积累回波，由最近l个连续扫描回波幅度起伏变化矩阵δa生成逻辑矩阵l(l-1)×n，进行列求和，得到ls1×n，简记为ls；

22、步骤5-2：联合多普勒速度估计向量v、回波幅度向量a进行条件判定，将满足条件的距离单元标记为地物区域，在进行自适应杂波抑制时，直接输出非相参积累数据，否则输出自适应杂波抑制处理数据。

23、与传统地物识别算法相比，本发明实时利用回波幅度大小、起伏变化统计以及多普勒速度估计联合构建地物识别逻辑，根据地物识别区域对不同空域的云雨、海浪杂波，地物回波进行差异化的自适应杂波抑制。本发明通过多维度的实时统计特征进行地物识别，具有更好的鲁棒性。

技术特征：

1.一种基于实时多维特征统计的地物识别方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于实时多维特征统计的地物识别方法，其特征在于：所述步骤3还包括：

3.根据权利要求2所述的基于实时多维特征统计的地物识别方法，其特征在于：所述步骤4还包括：

4.根据权利要求3所述的基于实时多维特征统计的地物识别方法，其特征在于：所述步骤5还包括：

技术总结本发明公开了基于实时多维特征统计的地物识别方法，根据相参体制雷达回波基带信号距离维多普勒速度估计、幅度强弱以及帧间起伏的实时统计特性，建立地物识别判定函数，完成对地物区域的识别，对于识别后的地物区域在自适应杂波抑制时，进行地物保护输出，从而解决导航雷达在复杂环境背景下杂波自适应抑制时无法保护地物回波问题。与传统雷达地物识别算法相比，本发明利用多普勒速度估计、幅度大小以及帧间幅度起伏变化的实时统计特征构建地物识别判定函数，并根据地物识别结果可对不同空域的杂波进行差异化处理，实现杂波抑制下的地物保护，本发明通过多维度的实时统计特征进行地物识别，具有更好的鲁棒性。技术研发人员：丁逊,周骏,丁友峰受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二四研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17