一种岸基对海监视雷达信号的处理方法与流程

本发明属于雷达录取终端数据处理领域，尤其涉及岸基对海监视雷达信号的软件化处理。

背景技术：

在近海岸，雷达有着非常重要的作用，如对海监视雷达或者边海防系统、民用的vts或者港口监视系统等等。除了雷达自身的体制及性能外，雷达终端的数据处理技术对系统的整体功能也有着非常大的影响，对于以海面观察为主的对海雷达而言，陆地、岛屿以及近海岸的沙滩、海浪等都会加重雷达录取终端的数据处理量，降低数据处理效率，影响目标发现及跟踪效果，最终影响到系统整体功能。

所谓背景杂波是指在雷达探测范围内的散射体所形成的但是不是用户感兴趣的回波，现有的雷达录取终端中都对雷达探测中形成的背景杂波做了相应的处理，尤其是地形数据的使用，有效的降低了雷达数据的处理量。但是在实际情况下，除了固有的地物外，潮汐、沙滩以及岛屿等随着时间变化的会形成新的背景杂波，这些是固有地形数据不具备的，鉴于此类背景杂波的特点，应寻求灵活并且高精度的方法，将其剔除，从而降低雷达录取终端数据处理量。

技术实现要素：

发明目的：本发明要解决的问题是针对现有以地物为基础剔除近雷达背景杂波的方法中存在的不足，提出一种灵活的软件化雷达数据处理方法，可有效剔除随时间变化的近海岸雷达的背景杂波。

技术方案：本发明公开了一种岸基对海监视雷达信号的处理方法，包括如下步骤：

步骤一，从电子海图数据中提取出当前雷达中心附近陆地、岛屿的轮廓，形成各自的闭环区域；

步骤二，按照雷达信号的方位及距离量化精度，将闭环区域量化为区域图矩阵；

步骤三，建立滑窗，逐行遍历区域图矩阵，对区域图矩阵进行距离膨胀；

步骤四，建立方位宽度为lm的滑窗，逐列遍历区域图矩阵，对区域图以列为单位进行膨胀；

步骤五，将区域图矩阵以二进制文件方式进行存储，并加载到用于雷达探测目标信息提取的雷达信号检测单元；

步骤六，雷达信号检测单元将区域图文件转为m*n数组，并将通过网络udp(用户数据报协议)传输方式接收到的雷达视频与数组进行比对处理，剔除背景杂波。

本发明步骤一中，闭环区域的生成方法：从电子海图数据中提取出当前雷达中心附近陆地、岛屿的轮廓，形成各自的闭环区域；采用地理地理坐标经纬度形式表示构成闭环区域的所有点，并存储为mif格式的文件。

本发明步骤二中，区域图矩阵t的生成方法：以雷达为中心建立直角坐标系，将mif文件中的经纬度坐标转换为相对雷达中心的直角坐标(x,y)；以雷达为中心建立极坐标系，将坐标平面分为m*n的矩阵t，其中m为方位量化值，n为距离量化值；判断矩阵t的第i行、第j列元素t(i,j)是否位于封闭区域中，如果是t(i,j)为1，否则t(i,j)为0。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，区域图矩阵的距离膨胀方法：建立宽度为ln的距离滑窗，从区域图矩阵的0到m-1行逐行进行遍历，在第i行中，当t(i,j-1)为0时，并且t(i,j)为1时，则将j列之前n个元素的赋值为1；当t(i,j)为1时，并且t(i,j+1)为0时，则将t(i,j)之后的n个元素赋值为1。

本发明步骤四中，区域图矩阵的方位膨胀方法：建立宽度为lm的方位滑窗，从区域图矩阵的0到n-1列逐列进行遍历，在第j行中，当t(i-1,j)为0时，并且t(i,j)为1时，则将i之前m个元素的赋值为1；当t(i,j)为1时，并且t(i+1,j)为0时，则将t(i,j)之后的m个元素赋值为1；

本发明步骤六中，雷达地物杂波剔除方法为：雷达信号检测单元加载区域图文件，转为m*n数组在内存进行管理，并将网络接收到的雷达视频按照同样的方位距离量化关系进行管理，通过与区域图矩阵中的逐一元素进行比对，实现背景杂波的剔除。

本发明中，雷达信号检测单元可以采用本领域通用的软件，例如可以参见《软件化雷达信号检测系统的设计与实现》，《中国新技术新产品》2009(19)。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明采用的是从电子海图中提取的地形数据，精度高；2、本发明对地形数据的处理非常灵活，滑窗大小可灵活调整，以适应不同时间点的地形或者环境情况；3、本发明采用的是软件化方法处理地形数据，灵活高效。

附图说明

图1为本发明技术方案流程图；

图2实施例中采用的电子海图原始数据；

图3实施例中从电子海图中的海岸线数据形成的区域图；

图4实施例中采用本发明形成的区域图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

本发明公开了一种岸基对海监视雷达信号的处理方法，包括如下步骤：

步骤一，从电子海图数据中提取出当前雷达中心附近陆地、岛屿的轮廓，形成各自的闭环区域；

步骤二，按照雷达信号的方位及距离量化精度，将闭环区域量化为区域图矩阵；

步骤三，建立滑窗，逐行遍历区域图矩阵，对区域图矩阵进行距离膨胀；

步骤四，建立方位宽度为lm的滑窗，逐列遍历区域图矩阵，对区域图以列为单位进行膨胀；

步骤五，将区域图矩阵以二进制文件方式进行存储，并加载到用于雷达探测目标信息提取的雷达信号检测单元；

步骤六，雷达信号检测单元将区域图文件转为m*n数组，并通过网络udp传输方式将接收到的雷达视频与数组进行比对处理，剔除背景杂波。

闭环区域的生成方法：从电子海图数据中提取出当前雷达中心附近陆地、岛屿的轮廓，形成各自的闭环区域；采用地理地理坐标经纬度形式表示构成闭环区域的所有点，并存储为mif格式的文件。

步骤二中，区域图矩阵t的生成方法：以雷达为中心建立直角坐标系，将mif文件中的经纬度坐标转换为相对雷达中心的直角坐标(x,y)；以雷达为中心建立极坐标系，将坐标平面分为m*n的矩阵t，其中m为方位量化值，n为距离量化值；判断矩阵t的第i行、第j列元素t(i,j)是否位于封闭区域中，如果是t(i,j)为1，否则t(i,j)为0。

步骤三中，区域图矩阵的距离膨胀方法：建立宽度为ln的距离滑窗，从区域图矩阵的0到m-1行逐行进行遍历，在第i行中，当t(i,j-1)为0时，并且t(i,j)为1时，则将j列之前n个元素的赋值为1；当t(i,j)为1时，并且t(i,j+1)为0时，则将t(i,j)之后的n个元素赋值为1。

步骤四中，区域图矩阵的方位膨胀方法：建立宽度为lm的方位滑窗，从区域图矩阵的0到n-1列逐列进行遍历，在第j行中，当t(i-1,j)为0时，并且t(i,j)为1时，则将i之前m个元素的赋值为1；当t(i,j)为1时，并且t(i+1,j)为0时，则将t(i,j)之后的m个元素赋值为1；

步骤六中，雷达地物杂波剔除方法为：雷达信号检测单元加载区域图文件，转为m*n数组在内存进行管理，并将网络接收到的雷达视频按照同样的方位距离量化关系进行管理，通过与区域图矩阵中的逐一元素进行比对，实现背景杂波的剔除。

实施例

如图1所示，为本发明技术方案的流程图。本实施例以民用电子海图作为原始数据源，并与实际岸基对海监视雷达探测的回波相结合，对本发明技术方案进行详细说明。

步骤一，从民用电子海图数据中提取出当前雷达中心附近陆地、岛屿的轮廓，形成多个闭环区域。

在本实施例中，如图2所示，从原始民用电子海图中提取海岸线轮廓，存储于mif文件中，mif文件中存储多个闭环区域，每个封闭区域有三个以上的经纬度坐标点构成，文件格式如下：

regionr1/r7

117.7926/24.472723

117.78839/24.478531

117.78758/24.484724

117.7919/24.479704

117.8/24.473101

117.79879/24.467581

117.7926/24.472723

其中，regionr1/r7表示该封闭区域由7个坐标点构成，117.7926/24.472723表示当前坐标点的经度为117.7926°，纬度为24.472723°。

步骤二，按照雷达信号的方位及距离量化精度，将闭环区域量化为m*n区域图矩阵。

在本实施例中，首先以雷达为中心建立直角坐标系，将mif文件中的经纬度坐标转换为相对雷达中心的直角坐标(x,y)，单位为米；然后以雷达为中心建立极坐标系，将坐标平面分为m*n的矩阵t(m为方位量化值，取值为8192；n为距离量化值，取值为4096，单位为60米)；最后再判断t(i,j)是否位于封闭区域中，如果是t(i,j)为1，否则t(i,j)为0，形成区域图矩阵t0，如图3所示。

步骤三，建立距离宽度为ln的滑窗，逐行遍历区域图矩阵，对区域图以行为单位进行膨胀；

在本实施例中，距离宽度选取为16(即距离上向外扩张16*60＝960米)，从区域图矩阵t0的0到8191行逐行进行遍历，在第i行中，当t(i,j-1)为0时，并且t(i,j)为1时，则将j之前3个元素的赋值为1；当t(i,j)为1时，并且t(i,j+1)为0时，则将j之后的3个元素赋值为1；将距离膨胀结果存储为t1。

步骤四，建立方位宽度为lm的滑窗，逐列遍历区域图矩阵，对区域图以列为单位进行膨胀；

在本实施例中，方位宽度选取为3(即方位上向外扩张3*360/8192≈0.132°)，从区域图矩阵t1的0到4095列逐列进行遍历，在第j列中，当t(i-1,j)为0时，并且t(i,j)为1时，则将i之前8个元素的赋值为1；当t(i,j)为1时，并且t(i+1,j)为0时，则将t(i,j)之后的8个元素赋值为1；将方位膨胀结果存储为t2，如图4所示；

步骤五，将区域图矩阵以二进制文件方式进行存储，并加载到雷达信号检测软件；

在本实施例中，雷达信号检测软件位于后台，在区域图软件在前台生成区域图文件后，由于数据较大，采用ftp传输至检测软件。

步骤六，雷达信号检测软件加载区域图文件，转为m*n数组，并将网络接收到的雷达视频与数组进行比对处理，剔除背景杂波。

在本实施例中，雷达信号检测软件读取区域图文件，转为8192*4096的数组，在内存中形成一张映射表，当软件接收到雷达视频数据时，首先获取视频方位，然后按方位将该方位上的视频数据与映射表进行比较，如果映射表中值为1，则将可将该视频值舍弃，从而达到剔除背景杂波的目的。

本发明采用软件化方式，准实时生成、传输及使用区域图，灵活高效，将区域图在方位及距离上进行膨胀，相比传统的基于地理数据剔除背景杂波方式，能够更好的解决背景杂波随时间可变的问题，膨胀前后的区域图比对如图3和图4所示，图中红色线条为陆地轮廓，黄色区域为区域图范围，黑色区域为需要检测处理的雷达视频范围。