雷达反射信号处理装置及其处理方法
【专利摘要】本发明提供一种雷达反射信号处理装置，包括：用于接收多束反射信号并对多束反射信号进行分配的多路复用模块;多个用于对一束反射信号进行处理的信号处理模块，一个信号处理模块包括：用于接收一束反射信号并检测一束反射信号的信息是否缺失的数据摄取模块；用于脉冲干扰滤波的脉冲干扰滤波模块；用于进行多普勒滤波的多普勒处理模块；用于进行杂波抑制处理的杂波抑制模块；用于估算噪音等级的混合恒虚警检测模块；用于判断噪声等级是否匹配的噪音匹配模块，用于将多个反射信号集成一个数据流的多路分配模块；用于生成点迹图的点迹提取模块。使得雷达反射信号处理装置能够同时处理多束反射信号，有效地提高雷达反射信号的处理能力以及处理速度。
【专利说明】雷达反射信号处理装置及其处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种雷达反射信号的处理装置，以及雷达反射信号的处理方法。
【背景技术】
[0002]为了保护边境的安全以及监控边境安全，传统的边境安全是通过大量的栅栏和围墙，以及通过配置大量的武装力量进行保卫。随着技术进步，边境安全通常采用有源传感器和无源传感器进行检测，利用有源传感器和无源传感器构成的系统为边境安全提供一个较为有效的方案，然而无源传感器或有源传感器的主要问题是短距离覆盖范围，也容易受天气条件影响。
[0003]在有源传感器和无源传感器中，雷达则具有较为良好的远程监视能力和全天候监视能力。在雷达所接收的信号中，除来自物标或陆地的回波以外还含有来自波浪的回波、来自雨或者雪的回波等。所以需要雷达必须搭配具有良好信号处理能力的信号处理装置，才能将不相关的杂波过滤，以及将所需要的探测目标得以还原。
【发明内容】
[0004]基于上述技术背景，本发明的第一目的是提供一种具有良好反射信号处理能力的雷达反射信号处理装置。
[0005]基于上述技术背景，本发明的第二目的是提供一种具有良好反射信号处理能力的雷达反射信号处理方法。
[0006]为了实现本发明的第一目的，本发明的提供一种雷达反射信号处理装置，包括:用于通过雷达天线接收多束反射信号的收发模块；用于接收多束反射信号并对多束反射信号进行分配的多路复用模块；多个用于接收一束反射信号并对一束反射信号进行处理的信号处理模块，每一个信号处理模块包括:用于接收一束反射信号并检测一束反射信号的信息是否缺失的数据摄取模块；用于对信息齐全的反射信号进行脉冲干扰滤波的脉冲干扰滤波模块；用于对经脉冲干扰滤波后的反射信号进行多普勒滤波的多普勒处理模块；用于对多普勒滤波后的反射信号进行杂波抑制处理的杂波抑制模块；用于对杂波抑制处理后的反射信号进行平均恒虚警检测并估算出第一噪音等级的平均恒虚警检测模块；用于对杂波抑制处理后的反射信号进行有序统计恒虚警检测并估算出第二噪音等级的有序统计恒虚警检测模块；用于判断第一噪声等级和第二噪声等级是否匹配的噪音匹配模块，雷达反射信号处理装置还包括:用于接收多个经噪音匹配后的反射信号并将多个经噪音匹配后的反射信号集成一个数据流的多路分配模块；用于根据数据流进行点迹提取并生成点迹图的点迹提取模块；用于根据点迹图进行卡尔曼滤波的并生成轨迹信息的跟踪模块。
[0007]由上述方案可见，通过多个信号处理模块并行地设置，利用多路复用模块将多束反射信号分配到不同的信号处理模块进行处理，使得雷达反射信号处理装置能够同时处理多束反射信号，有效地地提高雷达反射信号的处理能力以及处理速度，同时在信号处理模块内设置有平均恒虚警检测模块和有序统计恒虚警检测模块分别对反射信号进行噪音等级估计，使得有效地提高目标识别能力，再通过多路分配模块接收多个信号处理模块输出经过滤波后信号后集成一个数据流，使得点迹提取模块和跟踪模块能够高效地对目标进行跟踪识别。
[0008]更进一步的方案是，雷达反射信号处理装置还包括用于接收轨迹信息并将轨迹信息转换成NMEA格式的格式转换模块。
[0009]更进一步的方案是，雷达反射信号处理装置还包括用于将轨迹信息进行显示的显不丰旲块。
[0010]由上可见，NMEA格式是由美国国家海洋电子协会制定标准格式，通过将轨迹信息转换成该标准格式，有利于提高通用性，使得本发明提供的雷达反射信号处理装置能够与其他系统进行数据交互。以及通过显示模块能够直观地反映出目标轨迹。
[0011]为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种雷达反射信号处理方法，包括:用于通过雷达天线接收多束反射信号的收发步骤；用于接收多束反射信号并对多束反射信号进行分配的多路复用步骤；多个用于接收一束反射信号并对一束反射信号进行处理的信号处理步骤，信号处理步骤包括:用于接收一束反射信号并检测一束反射信号的信息是否缺失的数据摄取步骤；用于对信息齐全的反射信号进行脉冲干扰滤波的脉冲干扰滤波步骤；用于对经脉冲干扰滤波后的反射信号进行多普勒滤波的多普勒处理步骤；用于对多普勒滤波后的反射信号进行杂波抑制处理的杂波抑制步骤；用于对杂波抑制处理后的反射信号进行平均恒虚警检测并估算出第一噪音等级的平均恒虚警检测步骤；用于对杂波抑制处理后的反射信号进行有序统计恒虚警检测并估算出第二噪音等级的有序统计恒虚警检测步骤；用于判断第一噪声等级和第二噪声等级是否匹配的噪音匹配步骤，雷达反射信号处理方法还包括:用于接收多个经噪音匹配后的反射信号并将多个经噪音匹配后的反射信号集成一个数据流的多路分配步骤；用于根据数据流进行点迹提取并生成点迹图的点迹提取步骤；用于根据点迹图进行卡尔曼滤波的并生成轨迹信息的跟踪步骤。
[0012]由上述方案可见，通过多个信号处理步骤并行地设置，利用多路复用步骤将多束反射信号分配到不同的信号处理步骤进行处理，使得雷达反射信号处理方法能够同时处理多束反射信号，有效地地提高雷达反射信号的处理能力以及处理速度，同时在信号处理步骤内设置有平均恒虚警检测步骤和有序统计恒虚警检测步骤分别对反射信号进行噪音等级估计，使得有效地提高目标识别能力，再通过多路分配步骤接收多个信号处理步骤输出经过滤波后信号后集成一个数据流，使得点迹提取步骤和跟踪步骤能够高效地对目标进行跟踪识别。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明雷达反射信号处理装置实施例的系统框图。
[0014]图2是本发明雷达反射信号处理装置实施例中第一信号处理模块的系统框图。
[0015]图3是本发明雷达反射信号处理方法实施例的流程图。
[0016]以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0017]雷达反射信号处理装置实施例:
参照图1，图1是雷达反射信号处理装置的系统框体，雷达反射信号处理装置包括雷达天线11、收发模块12、多路复用模块13、多个信号处理模块、多路分配模块14、点迹提取模块15、跟踪模块16、格式转换模块17和显示模块18，多个信号处理模块包括第一信号处理模块21、第二信号处理模块22、第三信号处理模块23…第N信号处理模块。
[0018]参照图2，图2是第一信号处理模块21的系统框图。由于第一信号处理模块21与第二信号处理模块22、第三信号处理模块23…第N信号处理模块均相同，所以下面以第一信号处理模块21为例进行说明。
[0019]第一信号处理模块21包括数据摄取模块211、脉冲干扰滤波模块212、多普勒处理模块213、杂波抑制模块214、平均恒虚警检测模块215、有序统计恒虚警检测模块216、噪音匹配模块217。
[0020]在雷达反射信号处理装置工作时，雷达通过雷达天线11发射多束电磁脉冲到目标区域进行监测，目标区域中的不同物体反射电磁脉冲并形成反射信号，收发模块12通过雷达天线11接收多束反射信号后向多路复用模块13输出多束反射信号，多路复用模块13在接收到多束反射信号后对其进行分配，具体地，多路复用模块13分别将每一束反射信号向一个信号处理模块输出。
[0021]以第一信号处理模块21对反射信号处理为例，第一信号处理模块21接收到一束反射信号后，即数据摄取模块211接收到一束反射信号后，数据摄取模块211检查该反射信号的内含信息是否缺失，具体地，由于反射信号一般包括距离信息、多普勒信息、信号幅度、噪音大小、方位信息、高度信息的六个参数信息，所以数据摄取模块211判断该反射信号的上述六个参数信息是否缺失，如出现缺失则将该反射信号丢弃，接收下一反射信号，如六个参数信息齐全，则将反射信号向脉冲干扰滤波模块212输出。
[0022]脉冲干扰滤波模块212接收到该反射信号后，通过脉冲干扰滤波将反射信号中含有的闪电或其他环境因素造成的大量脉冲尖峰进行去除。随后将经过脉冲干扰滤波的反射信号输出到多普勒处理模块213进行处理。多普勒处理模块213运用多普勒滤波把反射信号中的部分杂波进行过滤，随后将经多普勒滤波后的反射信号输出到杂波抑制模块214中。
[0023]杂波抑制模块214对接收到反射信号进行杂波抑制处理，具体地，杂波抑制模块214通过持续扫描环境特性的平均值所得出杂波图，杂波抑制模块214根据该杂波图对反射信号进行滤波，可有效地移除杂波，并且杂波抑制模块214会根据传入的扫描数据进行更新后为辨识真实目标时作为参考。
[0024]平均恒虚警检测模块215接收到杂波抑制模块214输出的经杂波抑制后的反射信号后，平均恒虚警检测模块215采用平均恒虚警检测方式对反射信号的第一噪音等级进行估算。有序统计恒虚警检测模块216接收到杂波抑制模块214输出的经杂波抑制后的反射信号后，有序统计恒虚警检测模块216采用有序统计恒虚警检测方式对反射信号的第二噪音等级进行估算。噪音匹配模块217判断第一噪声等级和第二噪声等级是否匹配，具体地，由于在环境杂波中只有真实的目标物才会有连续的波束反馈，所以当第一噪声等级和第二噪声相匹配时，则可判断反射信号中的具有目标物信息，该目标物信息将不被过滤，随后噪音匹配模块217将具有目标物信息的反射信号输出到多路分配模块14中。
[0025]多路分配模块14接收由多个信号处理模块输出的多个经噪音匹配后的反射信号后，多路分配模块14将该多个反射信号集成一个数据流并向点迹提取模块15输出，点迹提取模块15采用模式识别技术将对同一目标的多个位置信息生成点迹图。跟踪模块16接收由点迹提取模块15输出的点迹图，跟踪模块16根据点迹图进行卡尔曼滤波并生成目标的轨迹信息。格式转换模块17接收该轨迹信息后，格式转换模块17用将轨迹信息转换成NMEA格式，NMEA格式是由美国国家海洋电子协会制定标准格式，其利用轨迹信息转换成该标准格式，有利于提高不同软件间的通用性。显示模块18根据轨迹信息采用显示屏进行显不O
[0026]雷达反射信号处理方法实施例:
参照图3，图3是雷达反射信号处理方法的流程图。首先执行步骤S11，收发模块通过雷达天线接收多束反射信号后，收发模块向多路复用模块输出多束反射信号，随后执行步骤S12，多路复用模块在接收到多束反射信号后对其进行分配，多路复用模块分别将每一束反射信号向一个信号处理模块输出。
[0027]以其中一个信号处理模块对反射信号处理为例，信号处理模块接收到一束反射信号后执行步骤S13，即数据摄取模块接收到一束反射信号后，数据摄取模块检查该反射信号的内含信息是否缺失，具体地，由于反射信号一般包括距离信息、多普勒信息、信号幅度、噪音大小、方位信息、高度信息的六个参数信息，所以数据摄取模块判断该反射信号的上述六个参数信息是否缺失，如出现缺失则将该反射信号丢弃，接收下一反射信号，如六个参数信息齐全，则执行步骤S14，将反射信号向脉冲干扰滤波模块输出。
[0028]执行步骤S14时，脉冲干扰滤波模块接收到该反射信号后，通过脉冲干扰滤波将反射信号中含有的闪电或其他环境因素造成的大量脉冲尖峰进行去除。随后执行步骤S15，将经过脉冲干扰滤波的反射信号输出到多普勒处理模块进行处理。多普勒处理模块运用多普勒滤波把反射信号中的部分杂波进行过滤，随后执行步骤S16将经多普勒滤波后的反射信号输出到杂波抑制模块中。
[0029]执行步骤S16时，杂波抑制模块对接收到反射信号进行杂波抑制处理，具体地，杂波抑制模通过持续扫描环境特性的平均值所得出杂波图，杂波抑制模块根据该杂波图对反射信号进行滤波，可有效地移除杂波，并且杂波抑制模块会根据传入的扫描数据进行更新后为辨识真实目标时作为参考。
[0030]随后执行步骤S17,平均恒虚警检测模块接收到杂波抑制模块输出的经杂波抑制后的反射信号后，平均恒虚警检测模块采用平均恒虚警检测方式对反射信号的第一噪音等级进行估算。然后执行步骤S18，有序统计恒虚警检测模块接收到杂波抑制模块输出的经杂波抑制后的反射信号后，有序统计恒虚警检测模块采用有序统计恒虚警检测方式对反射信号的第二噪音等级进行估算。
[0031]随后执行步骤S19，噪音匹配模块判断第一噪声等级和第二噪声等级是否匹配，具体地，由于在环境杂波中只有真实的目标物才会有连续的波束反馈，所以当第一噪声等级和第二噪声相匹配时，则可判断反射信号中的具有目标物信息，继而执行步骤S21，由于目标物信息将不被过滤，所以噪音匹配模块将具有目标物信息的反射信号输出到多路分配模块中。
[0032]执行步骤S21时，多路分配模块接收由多个信号处理模块输出的多个经噪音匹配后的反射信号后，多路分配模块将该多个反射信号集成一个数据流并向点迹提取模块输出，然后执行步骤S22，点迹提取模块采用模式识别技术将对同一目标的多个位置信息生成点迹图。随后执行步骤S23，跟踪模块接收由点迹提取模块输出的点迹图，跟踪模块根据点迹图进行卡尔曼滤波并生成目标的轨迹信息。然后执行步骤S24，格式转换模块接收该轨迹信息后，格式转换模块用将轨迹信息转换成NMEA格式，NMEA格式是由美国国家海洋电子协会制定标准格式，其利用轨迹信息转换成该标准格式，有利于提高不同软件间的通用性。最后执行步骤S25，利用显示模块根据轨迹信息采用显示屏进行显示。
[0033]由上可见，通过多个信号处理模块并行地设置，利用多路复用模块将多束反射信号分配到不同的信号处理模块进行处理，使得雷达反射信号处理装置能够同时处理多束反射信号，有效地提高雷达反射信号的处理能力以及处理速度，同时在信号处理模块内设置有平均恒虚警检测模块和有序统计恒虚警检测模块分别对反射信号进行噪音等级估计，使得有效地提高目标识别能力，再通过多路分配模块接收多个信号处理模块输出经过滤波后信号后集成一个数据流，使得点迹提取模块和跟踪模块能够高效地对目标进行跟踪识别。
【权利要求】
1.雷达反射信号处理装置，包括 用于通过雷达天线接收多束反射信号的收发模块； 其特征在于: 用于接收多束所述反射信号并对多束所述反射信号进行分配的多路复用模块； 多个用于接收一束所述反射信号并对一束所述反射信号进行处理的信号处理模块， 每一个所述信号处理模块包括 用于接收一束所述反射信号并检测一束所述反射信号的信息是否缺失的数据摄取模块； 用于对信息齐全的反射信号进行脉冲干扰滤波的脉冲干扰滤波模块； 用于对经脉冲干扰滤波后的反射信号进行多普勒滤波的多普勒处理模块； 用于对多普勒滤波后的反射信号进行杂波抑制处理的杂波抑制模块； 用于对杂波抑制处理后的反射信号进行平均恒虚警检测并估算出第一噪音等级的平均恒虚警检测模块； 用于对杂波抑制处理后的反射信号进行有序统计恒虚警检测并估算出第二噪音等级的有序统计恒虚警检测模块； 用于判断所述第一噪声等级和所述第二噪声等级是否匹配的噪音匹配模块， 所述雷达反射信号处理装置还包括 用于接收多个经噪音匹配后的反射信号并将多个经噪音匹配后的反射信号集成一个数据流的多路分配模块； 用于根据所述数据流进行点迹提取并生成点迹图的点迹提取模块； 用于根据所述点迹图进行卡尔曼滤波的并生成轨迹信息的跟踪模块。
2.根据权利要求1所述的雷达反射信号处理装置，其特征在于: 所述雷达反射信号处理装置还包括用于接收所述轨迹信息并将所述轨迹信息转换成匪私格式的格式转换模块。
3.根据权利要求2所述的雷达反射信号处理装置，其特征在于: 所述雷达反射信号处理装置还包括用于将所述轨迹信息进行显示的显示模块。
4.雷达反射信号处理方法，包括 用于通过雷达天线接收多束反射信号的收发步骤； 其特征在于: 用于接收多束所述反射信号并对多束所述反射信号进行分配的多路复用步骤； 多个用于接收一束所述反射信号并对一束所述反射信号进行处理的信号处理步骤； 所述信号处理步骤包括 用于接收一束所述反射信号并检测一束所述反射信号的信息是否缺失的数据摄取步骤； 用于对信息齐全的反射信号进行脉冲干扰滤波的脉冲干扰滤波步骤； 用于对经脉冲干扰滤波后的反射信号进行多普勒滤波的多普勒处理步骤； 用于对多普勒滤波后的反射信号进行杂波抑制处理的杂波抑制步骤； 用于对杂波抑制处理后的反射信号进行平均恒虚警检测并估算出第一噪音等级的平均恒虚警检测步骤； 用于对杂波抑制处理后的反射信号进行有序统计恒虚警检测并估算出第二噪音等级的有序统计恒虚警检测步骤； 用于判断所述第一噪声等级和所述第二噪声等级是否匹配的噪音匹配步骤； 所述雷达反射信号处理方法还包括 用于接收多个经噪音匹配后的反射信号并将多个经噪音匹配后的反射信号集成一个数据流的多路分配步骤； 用于根据所述数据流进行点迹提取并生成点迹图的点迹提取步骤； 用于根据所述点迹图进行卡尔曼滤波的并生成轨迹信息的跟踪步骤。
5.根据权利要求4所述的雷达反射信号处理方法，其特征在于: 所述雷达反射信号处理装置还包括用于接收所述轨迹信息并将所述轨迹信息转换成匪2八格式的格式转换步骤。
6.根据权利要求5所述的雷达反射信号处理方法，其特征在于: 所述雷达反射信号处理装置还包括用于将所述轨迹信息进行显示的显示步骤。
【文档编号】G01S7/41GK104459669SQ201410757834
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】包晓军, 狄·利萨, 东君伟, 刘远曦, 刘宏宗 申请人:珠海纳睿达科技有限公司