海上大型金属目标低频谐振无源识别方法及装置

本发明涉及采用无线电波的反射或再辐射的定位或存在检测，特别涉及一种海上大型金属目标低频谐振无源识别方法及装置。

背景技术：

1、高频天波超视距雷达在理想情况下，可以实现对海上远程大型目标进行探测和跟踪定位，但高频天波雷达系统不仅建站费和运维费高昂，而且收发信号受到时变电离层和海杂波影响大，导致目标检测虚警率高，实际检测概率低，定位精度差，不能像高分辨微波雷达一样对目标进行分类识别，有待改进。

技术实现思路

1、本发明提供一种海上大型金属目标低频谐振无源识别方法及装置，以解决相关技术中，高频天波雷达系统的建站费用高、目标检测概率低、定位精度差且不能对探测目标进行分类识别的技术问题。

2、本发明第一方面实施例提供一种海上大型金属目标低频谐振无源识别方法，包括以下步骤：根据海上大型目标的尺度、当前电离层状态和电磁环境确定用于探测所述海上大型目标的低频谐振探测频率与信道，以利用所述低频谐振探测频率和信道接收所述海上大型目标产生的低频谐振散射信号，其中，所述低频谐振散射信号由所述海上大型目标根据中短波广播发射台发射的数字广播信号产生；利用预先构建的广域分布式多频协同接收系统接收所述低频谐振散射信号，并对所述低频谐振散射信号进行分析，得到分析结果；基于所述分析结果，分别在频域和时域上对所述海上大型目标进行谐振目标识别，以得到相应的频域识别结果和时域识别结果，并利用所述频域识别结果和所述时域识别结果进行相互验证，得到验证结果，以在所述验证结果为验证通过的情况下，基于所述频域识别结果和所述时域识别结果得到所述海上大型金属目标的实际识别结果。

3、可选地，在本发明的一个实施例中，所述利用预先构建的广域分布式多频协同接收系统接收所述低频谐振散射信号，并对所述低频谐振散射信号进行分析，包括：在第一预设时间段内，利用所述广域分布式多频协同接收系统以第一预设频率范围内任意三个频率点接收所述低频谐振散射信号，并利用所述任意三个频率点的回波确定电离层反射点的高度；在第二预设时间段内，基于所述高度，在第二预设频率范围内确定三个干净的工作频点，并利用所述广域分布式多频协同接收系统以所述三个干净的工作频点接收所述低频谐振散射信号。

4、可选地，在本发明的一个实施例中，所述广域分布式多频协同接收系统的接收天线采用预设接收方向的磁电耦合心形定向辐射接收天线。

5、可选地，在本发明的一个实施例中，所述利用预先构建的广域分布式多频协同接收系统接收所述低频谐振散射信号，包括：基于预设遗传算法和预设优化约束，确定所述广域分布式多频协同接收系统的目标接收信道和目标接收站，以利用所述目标接收信道和目标接收站接收所述低频谐振散射信号。

6、可选地，在本发明的一个实施例中，所述基于所述分析结果，分别在频域和时域上对所述海上大型目标进行谐振目标识别，得到相应的频域识别结果和时域识别结果，包括：利用所述广域分布式多频协同接收系统采集海面回波信号和海面回波谱；基于所述海面回波信号和预设谱峰检测法，得到所述海上大型目标在所述低频谐振散射信号对应的低频谐振频率下，第一预设数量的频率点对应的目标回波幅度值与雷达散射截面的平方根值；基于所述海面回波谱和所述预设谱峰检测法，得到所述海上大型目标在所述低频谐振频率下所述第一预设数量的频率点的第一目标回波的相对相位，以及在所述低频谐振频率下第二预设数量的频率点的第二目标回波的相对相位，其中，所述第一预设数量的频率点与所述第二预设数量的频率点之间的差值为一；基于所述第一目标回波的相对相位和所述第二目标回波的相对相位得到一组相位特性；根据所述目标回波幅度值、相位特性和预设决策规划得到所述频域识别结果。

7、可选地，在本发明的一个实施例中，所述基于所述分析结果，分别在频域和时域上对所述海上大型目标进行谐振目标识别，得到相应的频域识别结果和时域识别结果，包括：基于所述海面回波谱和所述预设谱峰检测法，得到所述海上大型目标在所述低频谐振频率下多个频率点的目标回波幅值和相位，以得到多频雷达回波的复数形式；对所述多频雷达回波进行离散傅里叶逆变换得到时间域波形；基于所述时间域波形和预设数据库中的目标时间域波形之间的相关性，得到所述时域识别结果。

8、可选地，在本发明的一个实施例中，所述预设数据库由不同频率和不同入射方向的海上大型金属目标样本的低频谐振散射特性得到。

9、本发明第二方面实施例提供一种海上大型金属目标低频谐振无源识别装置，包括：确定模块，用于根据海上大型目标的尺度、当前电离层状态和电磁环境确定用于探测所述海上大型目标的低频谐振探测频率与信道，以利用所述低频谐振探测频率和信道接收所述海上大型目标产生的低频谐振散射信号，其中，所述低频谐振散射信号由所述海上大型目标根据中短波广播发射台发射的数字广播信号产生；接收模块，用于利用预先构建的广域分布式多频协同接收系统接收所述低频谐振散射信号，并对所述低频谐振散射信号进行分析，得到分析结果；识别模块，用于基于所述分析结果，分别在频域和时域上对所述海上大型目标进行谐振目标识别，以得到相应的频域识别结果和时域识别结果，并利用所述频域识别结果和所述时域识别结果进行相互验证，得到验证结果，以在所述验证结果为验证通过的情况下，基于所述频域识别结果和所述时域识别结果得到所述海上大型金属目标的实际识别结果。

10、可选地，在本发明的一个实施例中，所述接收模块包括：第一接收单元，用于在第一预设时间段内，利用所述广域分布式多频协同接收系统以第一预设频率范围内任意三个频率点接收所述低频谐振散射信号，并利用所述任意三个频率点的回波确定电离层反射点的高度；第二接收单元，用于在第二预设时间段内，基于所述高度，在第二预设频率范围内确定三个干净的工作频点，并利用所述广域分布式多频协同接收系统以所述三个干净的工作频点接收所述低频谐振散射信号。

11、可选地，在本发明的一个实施例中，所述广域分布式多频协同接收系统的接收天线采用预设接收方向的磁电耦合心形定向辐射接收天线。

12、可选地，在本发明的一个实施例中，所述接收模块包括：确定单元，用于基于预设遗传算法和预设优化约束，确定所述广域分布式多频协同接收系统的目标接收信道和目标接收站，以利用所述目标接收信道和目标接收站接收所述低频谐振散射信号。

13、可选地，在本发明的一个实施例中，所述识别模块包括：采集单元，用于利用所述广域分布式多频协同接收系统采集海面回波信号和海面回波谱；第一计算单元，用于基于所述海面回波信号和预设谱峰检测法，得到所述海上大型目标在所述低频谐振散射信号对应的低频谐振频率下，第一预设数量的频率点对应的目标回波幅度值与雷达散射截面的平方根值；第二计算单元，用于基于所述海面回波谱和所述预设谱峰检测法，得到所述海上大型目标在所述低频谐振频率下所述第一预设数量的频率点的第一目标回波的相对相位，以及在所述低频谐振频率下第二预设数量的频率点的第二目标回波的相对相位，其中，所述第一预设数量的频率点与所述第二预设数量的频率点之间的差值为一；第三计算单元，用于基于所述第一目标回波的相对相位和所述第二目标回波的相对相位得到一组相位特性；第四计算单元，用于根据所述目标回波幅度值、相位特性和预设决策规划得到所述频域识别结果。

14、可选地，在本发明的一个实施例中，所述识别模块包括：第五计算单元，用于基于所述海面回波谱和所述预设谱峰检测法，得到所述海上大型目标在所述低频谐振频率下多个频率点的目标回波幅值和相位，以得到多频雷达回波的复数形式；第六计算单元，用于对所述多频雷达回波进行离散傅里叶逆变换得到时间域波形；第七计算单元，用于基于所述时间域波形和预设数据库中的目标时间域波形之间的相关性，得到所述时域识别结果。

15、可选地，在本发明的一个实施例中，所述预设数据库由不同频率和不同入射方向的海上大型金属目标样本的低频谐振散射特性得到。

16、本发明第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的海上大型金属目标低频谐振无源识别方法。

17、本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的海上大型金属目标低频谐振无源识别方法。

18、本发明第五方面实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被执行时，用于实现如上的海上大型金属目标低频谐振无源识别方法。

19、本发明实施例可以基于海上大型目标的尺度确定、当前电离层状态和电磁环境确定用于探测海上大型目标的低频谐振探测频率和信道，在低频谐振探测频率和信道的基础上，利用预先构建的广域分布式多频协同接收系统接收低频谐振散射信号，并对低频谐振散射信号进行分析，分别在频域和时域上对海上大型目标进行谐振目标识别，并利用频域识别结果和时域识别结果进行相互验证，得到验证结果，基于频域识别结果和时域识别结果得到海上大型金属目标的实际识别结果，即利用海上大型金属目标对中波的强谐振散射和中波电波经过电离层底部的反射特性，利用中短波广播发射的信号作为金属目标谐振探测信号进行无源探测，并通过广域分布式被动接收目标低频区谐振散射的回波信号，分析目标低频谐振回波信号所携带的目标谐振散射特性和几何信息，实现对海面大型金属目标的远域探测和识别，目标检测概率和定位精度高，可进行目标分类和识别，造价和运维费低，抗毁能力强，且采用广域分布式协同接收模式，可优选工作频和探测信道，进一步优化和改善系统的探测性能。由此，解决了相关技术中，高频天波雷达系统的建站费用高、目标检测概率低、定位精度差且不能对探测目标进行分类识别的技术问题。

20、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。