[发明专利]基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术

说明书

本发明公开了一种基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，利用多重反射形成的假回波在同一方位沿距离相等间隔出现且能量逐次衰减的规律，首先提取每个脉冲回波的等间距极值点组，以距离采样率δr为步进间隔提取按等差数列规律分布的极值点再依次进行“距离‑方位‑等间隔值”聚类和“组号‑类号”聚类，最终识别多重反射假回波并标记，从而消除或减小其对导航雷达探测水面真实目标的影响。本发明能够有效识别导航雷达回波中由多重反射回波形成的假目标并标记出来，避免虚假回波对水面目标观测造成的虚警和漏判；并从中提取船体尺度信息，便于后续进行水面目标识别和跟踪。

技术领域

本发明属于导航雷达信号处理技术领域，具体涉及导航雷达多重反射假目标识别技术。

背景技术

导航雷达主要用于水面目标的探测与跟踪，辅助船舶导航避碰，保障航行安全。当有货轮，尤其是空载货轮沿与本船导航雷达连线方向附近航行时，由于电磁波在货轮舱前后壁的多次反射，目标在导航雷达显示屏幕上会出现多个回波，多个回波近似位于同一方位，回波能量随距离增加逐渐变小，回波之间有时也会出现粘连，容易造成误判。

当船舶在狭水道航行时，由于水道弯曲、船只密集等原因，极容易满足多重反射假目标的形成条件，严重时会在船只真实回波的后方形成长长的拖尾，影响对水面真实目标的观测与跟踪。在导航雷达距离分辨力提高(如固态脉冲压缩和连续波等工作方式)时，这种影响更为显著。

尽管导航雷达操作员可以根据经验从雷达回波中判断识别这种假目标，但这不可避免会降低对其他目标的关注度，从而增加船舶在日益复杂的航行环境中的风险。此外，由于多重反射回波只有特定船只，例如空载货轮，才能形成，提取相应回波特征也可用于目标识别等用途。因此，从繁杂的接收信号中辨别和提取导航雷达多重反射假目标极有必要。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的导航雷达对于水面运动目标，尤其是对航行中的空载货轮形成的多重反射假目标识别困难的缺陷，提出一种基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，消除或减小其对导航雷达探测水面真实目标的影响，提升导航雷达目标识别能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于等差数列提取的导航雷达多重反射假目标识别技术，其特征是，利用多重反射形成的假回波在同一方位沿距离相等间隔出现且能量逐次衰减的规律，首先提取每个脉冲回波的等间距极值点组，以距离采样率δr为步进间隔提取按等差数列规律分布的极值点再依次进行“距离-方位-等间隔值”聚类和“组号-类号”聚类，最终识别多重反射假回波并标记，从而消除或减小其对导航雷达探测水面真实目标的影响。

优选方案，所述聚类，是当雷达射频回波信号经过天线接收后进入接收机，经过接收机放大、下变频和滤波后成为中频信号，再由AD转换为数字信号，经过包括匹配滤波的距离维处理后存入数据缓存区；对每条方位线上的数据进行平滑滤波后，提取等间距的极值点组，记录每个极值点的距离坐标、方位坐标、间距值和所属极值点组号；通过距离、方位和间距值计算邻域半径，利用基于密度的例如 DBSCAN的聚类算法对提取的极值点进行一次聚类，记录每个极值点所属类号；通过组号和类号计算邻域半径，再次利用基于密度的聚类算法对极值点进行两次聚类；进而从聚类结果中提取出多重反射假目标并在综合显示模块上完成与雷达视频的综合显示。

本发明能够有效识别导航雷达回波中由多重反射回波形成的假目标并标记出来，避免虚假回波对水面目标观测造成的虚警和漏判；并从中提取船体尺度信息，便于后续进行水面目标识别和跟踪。

优选方案，极值点提取是对原始回波数据消除噪声或干扰在雷达回波中可能产生的毛刺进行均值滤波后，提取过门限的极大值点，门限由导航雷达增益旋钮控制。