一种海杂波的识别方法及装置的制造方法

一种海杂波的识别方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种海杂波的识别方法及装置，用于快速且准确地从回波中识别出海杂波。本发明实施例方法包括：采集M个脉冲周期，获得每一个脉冲周期在K个距离库上的回波脉冲，组合所述M个脉冲周期在同一个距离库上的回波脉冲，得到每一个距离库上的回波脉冲序列，得到K个回波脉冲序列，一个回波脉冲序列对应一个距离库，所述回波脉冲包括水平通道上的水平回波脉冲和垂直通道上的垂直回波脉冲，一个脉冲周期在一个距离库上具有一个水平回波脉冲和一个垂直回波脉冲，一个回波脉冲序列包括M个水平回波脉冲和M个垂直回波脉冲；获取第b个回波脉冲序列的回波特征；根据所述回波特征，判断所述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。
【专利说明】
一种海杂波的识别方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及雷达处理技术领域，具体涉及一种海杂波的识别方法及装置。
【背景技术】
[0002] 气象雷达是专门用于大气探测的雷达，属于主动式微波大气遥感设备，是警戒和 预报中、小尺度天气系统的主要探测工具之一。气象雷达通过方向性很强的天线向空间发 射脉冲无线电波，脉冲信号在传播过程中和大气发生各种相互作用，产生反射、散射。部分 反射和散射能量被气象雷达接收，在气象雷达上显示出各种回波。
[0003] 其中，气象雷达还应用在海上进行气象探测，在海面上在气象雷达照射下，海面会 后向散射回波，这种回波称之为海杂波。海杂波的特点是低仰角产生，在雷达附近不定时出 现。因此，在处理和分析海上气象雷达的数据时，海杂波经常出现，干扰预报人员对天气的 分析。而海杂波还有着平滑的反射率和不为零的多普勒速度，很难用算法直接滤除，目前， 只能依靠预报人员进行识别。

【发明内容】

[0004] 本发明实施例提供了一种海杂波的识别方法及装置，用于解决现有技术中只能依 靠预报人员识别海杂波的问题。
[0005] 本发明第一方面提供了一种海杂波的识别方法，可包括：
[0006] 采集M个脉冲周期，获得每一个脉冲周期在K个距离库上的回波脉冲，组合上述M个 脉冲周期在同一个距离库上的回波脉冲，得到每一个距离库上的回波脉冲序列，得到K个回 波脉冲序列，一个回波脉冲序列对应一个距离库，上述回波脉冲包括水平通道上的水平回 波脉冲和垂直通道上的垂直回波脉冲，一个脉冲周期在一个距离库上具有一个水平回波脉 冲和一个垂直回波脉冲，一个回波脉冲序列包括M个水平回波脉冲和M个垂直回波脉冲，上 述M为大于或等于1的正整数，上述K为大于或等于1的正整数；
[0007] 获取上述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征，上述l^bSK;
[0008] 根据上述回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。
[0009] 可以看出，在本发明实施例中，要判断回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列是否 为海杂波时，通过获取第b个回波脉冲序列的回波特征，然后根据回波特征进行判断，有效 滤除回波中的海杂波，解决现有技术中依靠人工进行海杂波识别的弊端，提高了识别效率。
[0010] 可选地，上述回波特征包括上述第b个回波脉冲序列的功率标准差、上述第b个回 波脉冲序列的速度标准差、上述第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上的相关系数、 上述第b个回波脉冲序列的差分相移标准差、以及上述第b个回波脉冲序列的差分反射率标 准差中的至少一种。
[0011] 在本发明一些实施例中，上述根据上述回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是 否为海杂波之前包括:判断上述第b个回波脉冲序列是否为噪声;若上述第b个回波脉冲序 列不是噪声，则执行上述根据上述回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是否为海杂波的 步骤。
[0012] 在本发明一些实施例中，若上述回波特征为上述第b个回波脉冲序列的功率标准 差，上述获取上述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征包括:根据上述第b 个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲，获取上述第b个回波脉冲序列在水平通道上的水平 回波功率;根据上述水平回波功率，获取上述第b个回波脉冲序列的功率标准差。
[0013] 在本发明一些实施例中，若上述回波特征为上述第b个回波脉冲序列的速度标准 差，上述获取上述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征包括:根据上述M个 脉冲周期，得到脉冲重复频率，以及获取上述雷达的工作波长;根据上述第b个回波脉冲序 列中的M个水平回波脉冲、上述脉冲重复频率和上述工作波长，获取上述第b个回波脉冲序 列在水平通道上的水平多普勒速度;根据上述水平多普勒速度，获取上述第b个回波脉冲序 列的速度标准差。
[0014] 在本发明一些实施例中，若上述回波特征为上述第b个回波脉冲序列在水平通道 与垂直通道上的相关系数，上述获取上述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波 特征包括:根据上述第b个回波脉冲序列中的M个垂直回波脉冲，获取上述第b个回波脉冲序 列在垂直通道上的垂直回波功率;根据上述水平回波功率、上述垂直回波功率、上述第b个 回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲和M个垂直回波脉冲，获取上述第b个回波脉冲序列在 水平通道上与垂直通道上的初始相关系数;求取上述初始相关系数的绝对值，得到上述第b 个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上的相关系数。
[0015] 在本发明一些实施例中，若上述回波特征为上述第b个回波脉冲序列的差分相移 标准差，上述获取上述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征包括:根据上 述相关系数，获取上述第b个回波脉冲序列在水平通道上与垂直通道上的差分相移;根据上 述差分相移，获取上述第b个回波脉冲序列的差分相移标准差。
[0016] 在本发明一些实施例中，若上述回波特征为上述第b个回波脉冲序列的差分反射 率标准差，上述获取上述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征包括:获取 上述雷达在水平通道上的水平通道噪声和垂直通道上的垂直通道噪声，以及获取上述雷达 的差分反射率因子ZDR的系统偏差;根据上述水平通道噪声、上述垂直通道噪声、上述ZDR的 系统偏差、上述水平回波功率和上述垂直回波功率，获取上述第b个回波脉冲序列的差分反 射率;根据上述差分反射率，获取上述第b个回波脉冲序列的差分反射率标准差。
[0017] 在本发明一些实施例中，上述判断上述第b个回波脉冲序列是否为噪声包括:根据 上述水平回波脉冲和上述垂直回波脉冲，计算上述第b个回波脉冲序列的信噪比；若上述信 噪比不小于预设值，确定上述第b个回波脉冲序列不是噪声。
[0018] 在本发明一些实施例中，上述根据上述回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是 否为海杂波包括:将上述回波特征映射到预设区间，得到目标回波特征;根据上述目标回波 特征，判断上述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。
[0019] 在本发明一些实施例中，上述根据上述回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是 否为海杂波包括:根据预设权重，计算上述回波特征的加权值;判断所有加权值的平均值是 否不小于预设判断值;若上述平均值不小于预设判断值，则确定上述第b个回波脉冲序列为 海杂波。
[0020] 本发明第二方面提供了一种海杂波的识别装置，上述海杂波的识别装置设置于雷 达中，上述海杂波的识别装置包括：
[0021] 采集模块，用于采集M个脉冲周期，获得每一个脉冲周期在K个距离库上的回波脉 冲，组合上述M个脉冲周期在同一个距离库上的回波脉冲，得到每一个距离库上的回波脉冲 序列，得到K个回波脉冲序列，一个回波脉冲序列对应一个距离库，上述回波脉冲包括水平 通道上的水平回波脉冲和垂直通道上的垂直回波脉冲，一个脉冲周期在一个距离库上具有 一个水平回波脉冲和一个垂直回波脉冲，一个回波脉冲序列包括M个水平回波脉冲和M个垂 直回波脉冲，上述M为大于或等于1的正整数，上述K为大于或等于1的正整数；
[0022] 特征获取模块，用于获取上述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特 < b < K;
[0023]识别模块，用于根据上述回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。
[0024] 可选地，上述回波特征包括上述第b个回波脉冲序列的功率标准差、上述第b个回 波脉冲序列的速度标准差、上述第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上的相关系数、 上述第b个回波脉冲序列的差分相移标准差、以及上述第b个回波脉冲序列的差分反射率标 准差中的至少一种。
[0025] 在本发明一些实施例中，上述识别模块还用于，判断上述第b个回波脉冲序列是否 为噪声;若上述第b个回波脉冲序列不是噪声，则执行上述根据上述回波特征，判断上述第b 个回波脉冲序列是否为海杂波的步骤。
[0026] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块具体用于，若上述回波特征为上述第b 个回波脉冲序列的功率标准差，根据上述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲，获取 上述第b个回波脉冲序列在水平通道上的水平回波功率;根据上述水平回波功率，获取上述 第b个回波脉冲序列的功率标准差。
[0027] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块具体用于，若上述回波特征为上述第b 个回波脉冲序列的速度标准差，根据上述M个脉冲周期，得到脉冲重复频率，以及获取上述 雷达的工作波长;根据上述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲、上述脉冲重复频率 和上述工作波长，获取上述第b个回波脉冲序列在水平通道上的水平多普勒速度;根据上述 水平多普勒速度，获取上述第b个回波脉冲序列的速度标准差。
[0028] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块具体用于，若上述回波特征为上述第b 个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上的相关系数，根据上述第b个回波脉冲序列中的M 个垂直回波脉冲，获取上述第b个回波脉冲序列在垂直通道上的垂直回波功率;根据上述水 平回波功率、上述垂直回波功率、上述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲和M个垂直 回波脉冲，获取上述第b个回波脉冲序列在水平通道上与垂直通道上的初始相关系数;求取 上述初始相关系数的绝对值，得到上述第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上的相 关系数。
[0029] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块具体用于，若上述回波特征为上述第b 个回波脉冲序列的差分相移标准差，根据上述相关系数，获取上述第b个回波脉冲序列在水 平通道上与垂直通道上的差分相移;根据上述差分相移，获取上述第b个回波脉冲序列的差 分相移标准差。
[0030] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块具体用于，若上述回波特征为上述第b 个回波脉冲序列的差分反射率标准差，获取上述雷达在水平通道上的水平通道噪声和垂直 通道上的垂直通道噪声，以及获取上述雷达的差分反射率因子ZDR的系统偏差;根据上述水 平通道噪声、上述垂直通道噪声、上述ZDR的系统偏差、上述水平回波功率和上述垂直回波 功率，获取上述第b个回波脉冲序列的差分反射率;根据上述差分反射率，获取上述第b个回 波脉冲序列的差分反射率标准差。
[0031] 在本发明一些实施例中，上述识别模块具体用于，根据上述水平回波脉冲和上述 垂直回波脉冲，计算上述第b个回波脉冲序列的信噪比；若上述信噪比不小于预设值，确定 上述第b个回波脉冲序列不是噪声。
[0032] 在本发明一些实施例中，上述识别模块具体用于，将上述回波特征映射到预设区 间，得到目标回波特征;根据上述目标回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是否为海杂 波。
[0033] 在本发明一些实施例中，上述识别模块具体用于，根据预设权重，计算上述回波特 征的加权值;判断所有加权值的平均值是否不小于预设判断值;若上述平均值不小于预设 判断值，则确定上述第b个回波脉冲序列为海杂波。
【附图说明】
[0034] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0035] 图1为本发明实施例提供的距离库与回波脉冲、回波脉冲序列的关系示意图；
[0036] 图2为本发明实施例提供的海杂波的识别方法的流程示意图；
[0037] 图3为本发明实施例提供的海杂波的识别装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
[0039] 本发明实施例提供了一种海杂波的识别方法，用于快速从回波中识别出海杂波。 本发明实施例还提供了一种海杂波的识别方法对应的装置。
[0040] 本发明实施例应用于雷达，其中，雷达的工作波长为A，雷达系统的差分反射率因 子(Different Reflectivity Factor，简称ZDR)的系统偏差表示为ZDR_SYS_BIAS。雷达系 统脉冲通道中的水平通道噪声为Nh，垂直通道噪声为N v，发射脉冲的脉冲重复频率(Pulse Recurrence Frequency，简称PRF)表示为PRF，其中，脉冲重复频率是脉冲持续时间的倒数。 脉冲持续时间就是一个发射脉冲和下一个发射脉冲之间的时间间隔（即脉冲周期）。
[0041] 雷达以脉冲重复频率发射脉冲波(本发明实施例后面以发射脉冲描述一个脉冲周 期的脉冲），然后接收被降水粒子散射回来的回波脉冲，对回波脉冲进行分析，以获得反映 降水区、风暴等信息。脉冲周期时间很短，通常为0.25~4微秒。其中，发射脉冲分为水平通 道上以水平极化发射和垂直通道上以垂直极化发射，分别命名为水平发射脉冲和垂直发射 脉冲，相应地，在水平通道上接收到水平极化回波脉冲和在垂直通道上接收到垂直极化回 波脉冲，分别命名为水平回波脉冲和垂直回波脉冲。
[0042]水平发射脉冲和垂直发射脉冲为同一个发射脉冲，同时在水平通道上和垂直通道 上发射。在一个脉冲周期中只有一部分时间用于发射脉冲，而其它时间用于接收回波脉冲。 比如，在一个脉冲周期中，1/10周期用于发射脉冲，而剩余的9/10用于接收回波脉冲。将每 一个脉冲周期中的接收回波脉冲的时间划分成K个时间段，由于被探测物的距离为发射时 间与发射速度乘积的二分之一，而发射速度是固定的，距离则由发射时间决定，因此，划分 为K个时间段，也就对应着K个距离库，一个距离库对应了 一个时间段，在本发明实施例中统 一用距离库进行描述。
[0043]假设M个脉冲周期，一个距离库上包括M个脉冲周期中的回波脉冲，具体在一个距 离库中，包括有每一个脉冲周期中的一个水平回波脉冲和垂直回波脉冲。请参阅图1，图1为 本发明实施例提供的距离库与回波脉冲、回波脉冲序列的关系示意图。在图1中，一个距离 库上包括M个水平回波脉冲和M个垂直回波脉冲，其中，M个水平回波脉冲分别对应到M个脉 冲周期上，M个垂直回波脉冲分别对应到M个脉冲周期。组合一个距离库上的M个水平回波脉 冲和M个垂直回波脉冲得到该距离库对应的一个回波脉冲序列，也就是一个距离库对应的 回波脉冲序列上包括M个水平回波脉冲和M个垂直回波脉冲。
[0044] 根据上述介绍，下面将通过具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
[0045] 请参阅图2,图2为本发明实施例提供的海杂波的识别方法的流程示意图；如图2所 示，一种海杂波的识别方法可包括：
[0046] 201、采集M个脉冲周期，获得每一个脉冲周期在K个距离库上的回波脉冲，组合所 述M个脉冲周期在同一个距离库上的回波脉冲，得到每一个距离库上的回波脉冲序列，得到 K个回波脉冲序列，一个回波脉冲序列对应一个距离库，所述回波脉冲包括水平通道上的水 平回波脉冲和垂直通道上的垂直回波脉冲，一个脉冲周期在一个距离库上具有一个水平回 波脉冲和一个垂直回波脉冲，一个回波脉冲序列包括M个水平回波脉冲和M个垂直回波脉 冲；
[0047]其中，所述M为大于或等于1的正整数，所述K为大于或等于1的正整数。
[0048]在本发明实施例中以M个脉冲周期作为采样周期进行采样，M个脉冲周期得到M个 发射脉冲(包括M个水平发射脉冲和M个垂直发射脉冲），一个脉冲周期对应一个发射脉冲。 每一个脉冲周期在K个距离库的每一个距离库上分别得到一个水平回波脉冲和一个垂直回 波脉冲。
[0049] 202、获取所述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征；
[0050] 其中，所述l<b <K。
[0051 ]依次获取每一个距离库上的回波脉冲序列的回波特征。可选地，上述回波特征可 以包括第b个回波脉冲序列的功率标注差、第b个回波脉冲序列的速度标准差、第b个回波脉 冲序列在水平通道与垂直通道上的相关系数、第b个回波脉冲序列的差分相移标准差、以及 第b个回波脉冲序列的差分反射率标准差中的至少一种。
[0052] 203、根据所述回波特征，判断所述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。
[0053]可以看出，要判断K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列是否为海杂波时，通 过获取第b个回波脉冲序列的回波特征，然后根据回波特征进行判断，有效滤除回波中的海 杂波，解决现有技术中依靠人工进行海杂波识别的弊端，提高了识别效率。
[0054] 接下来将具体介绍如何获取上述回波特征。而在获取上述回波特征之前，需要先 获取几个参数，这几个参数及其获取方法具体如下：
[0055] 水平回波功率和垂直回波功率。其中，水平回波功率的计算公式如公式1所示：
[0057]其中，上述Zh表示水平回波功率，xh(b)(i)表示第b个回波脉冲序列（也是第b个距 离库）上的水平回波脉冲，而这个水平回波脉冲是在第i个脉冲周期接收到的水平回波脉 冲。可以看出，公式1中求取第b个回波脉冲序列上的M个水平回波脉冲的平方的平均值，然 后对平均值求对数，对数结果乘以1 〇，得到水平回波功率。
[0058]垂直回波功率的计算公式如公式2所示：
[0060]其中，Zv表示垂直回波功率，xv(b)(i)表示第b个回波脉冲序列(也是第b个距离库） 上的垂直回波脉冲，而这个垂直回波脉冲是在第i个脉冲周期接收到的垂直回波脉冲。可以 看出，公式2中求取第b个回波脉冲序列上的M个垂直回波脉冲的平方的平均值，然后对平均 值求对数，对数结果乘以1 〇，得到垂直回波功率。
[0061] 需要说明，基于上述公式1和公式2计算得到的水平回波功率和垂直回波功率，可 以得到第b个回波脉冲序列在水平通道上与垂直通道上的信噪比
，然后根据信噪比来判 断第b个回波脉冲序列是否为噪声。
[0062] 具体地，若信噪比小于3db，确定第b个回波脉冲序列为噪声，则不用再继续判断第 b个回波脉冲序列是否为海杂波。若信噪比大于或等于3db，则确定第b个回波脉冲序列不是 噪声，需要继续确定第b个回波脉冲序列是否为海杂波。
[0063] 水平多普勒速度，用v表示，其计算公式如公式3所示：
[0065]其中，xh(b)(i)表示第b个回波脉冲序列（也是第b个距离库）上的水平回波脉冲， 而这个水平回波脉冲是在第i个脉冲周期接收到的水平回波脉冲。X^(b)(i+1)是Xh(b)(i+ 1)的共辄复数，Xh(b)(i + 1)表示第b个回波脉冲序列（也是第b个距离库）上的水平回波脉 冲，而这个水平回波脉冲是在第i+1个脉冲周期接收到的水平回波脉冲。A是雷达的工作波 长，PRF脉冲重复频率。arg表示对复数取相位。
[0066] 水平通道和垂直通道的初始相
关系数，用phv(0)衷示，其计筧公式如公式4所示：
[0068] 其中，x/(b)(i)是xv(b)(i)的共辄复数，其中，xh(b)(i)和xv(b)(i)可以参照上述 介绍，在此不再赘述。
[0069] 对公式4的初始相关系数求取绝对值，得到第b个回波脉冲序列的水平通道和垂直 通道的相关系数，如公式5所示：
[0070] CC[b]= |Phv(0) 公式 5
[0071] 其中，CC[b]表示第b个回波脉冲序列上的水平通道和垂直通道的相关系数。
[0072] 计算第b个回波脉冲序列的差分相移，用PHIDP表示，其公式如6所示：
[0073] PHIDP = arg(Phv(0)) 公式 6
[0074] 其中，只有对水平通道和垂直通道的相关系数进行复数取相位，即可得到水平通 道和垂直通道的相关系数。
[0075] 计算第b个回波脉冲序列的差分反射率，其公式如7所示：
[0077]其中，ZDR1表示第b个回波脉冲序列的差分反射率，Nh表示水平通道的噪声，Nv表示 垂直通道的噪声。
[0078] 基于上述公式1~公式7计算的参数，分别计算第b个回波脉冲序列的回波特征。
[0079] 首先，第b个回波脉冲序列的功率标准差如公式8所示：
[0081] 其中，SDz[b]表示第b个回波脉冲序列的功率标准差。以第b个回波脉冲序列作为 中心，取第b个回波脉冲序列前的几个回波脉冲序列，再取第b个回波脉冲序列后的几个回 波脉冲序列，和第b个回波脉冲序列一起得到k个回波脉冲序列，然后计算第b个回波脉冲序 列的功率标准差。Z h(j)表示k个回波脉冲序中的第j个回波脉冲序列在水平通道上的水平 回波功率。
[0082] 计算第b个回波脉冲序列的速度标准差，如公式9所示：
[0085] 其中，SDv[b]表示第b个回波脉冲序列的速度标准差，以第b个回波脉冲序列作为 中心，取第b个回波脉冲序列前的几个回波脉冲序列，再取第b个回波脉冲序列后的几个回 波脉冲序列，和第b个回波脉冲序列一起得到k个回波脉冲序列，然后计算第b个回波脉冲序 列的速度标准差。V(j)表示k个回波脉冲序列中的第j个回波脉冲序列的水平多普勒速度。
[0086] 计算第b个回波脉冲序列的差分相移标准差，如公式10所示：
[0088]其中，SDpHiDP[b]表不第b个回波脉冲序列的差分相移标准差，以第b个回波脉冲序 列作为中心，取第b个回波脉冲序列前的几个回波脉冲序列，再取第b个回波脉冲序列后的 几个回波脉冲序列，和第b个回波脉冲序列一起得到k个回波脉冲序列，然后计算第b个回波 脉冲序列的差分相移标准差。PHIDP(j)表示k个回波脉冲序列中的第j个回波脉冲序列的差 分相移。
[0089]计算第b个回波脉冲序列的差分反射率标准差，如公式11所示：
[0091]其中，SDZDR1[b]表示第b个回波脉冲序列的差分反射率标准差，以第b个回波脉冲 序列作为中心，取第b个回波脉冲序列前的几个回波脉冲序列，再取第b个回波脉冲序列后 的几个回波脉冲序列，和第b个回波脉冲序列一起得到k个回波脉冲序列，然后计算第b个回 波脉冲序列的差分反射率标准差。SD ZDR1 [b ]表示k个回波脉冲序列中的第j个回波脉冲序列 的差分反射率。
[0092] 至此，可以计算出第b个回波脉冲序列的回波特征，包括CC[b ]、SDZ [b ]、SDV[b]、 SDp_p[b]和SDzDRi[b]。其中，在实际运用中，可以任意选择CC[b]、SDz[b]、SDv[b]、SDp_p[b] 和SDZDR1[b]中的至少一个来判断第b个回波脉冲序列是否为海杂波。可以理解，为了判断结 果的精确性，可以同时采用上述5个回波特征进行海杂波判断。本发明实施例也将以上述5 个回波特征为例进行说明。
[0093]为了简化其判断过程，本发明实施例中还将上述5个回波特征进行映射到相应区 间，比如，在本发明实施例中将CC[b]、SDZ [b]、SDV[b]、SDPHIDP[b]和SDzmu [b]分别映射到区间 【〇，1】中，具体方式如下：
[0094] SDz[b]映射公式如12所示：
[0096] 其中，MF(SDz(b))表示将第b个回波脉冲序列的功率标注差SDz[b]映射到【0，1】区 间得到的值，其中，根据第b个回波脉冲序列的功率标注差SDz[b]的具体取值来确定MF(SDZ (b))的取值，比如，当SDz[b]的取值小于或等于2时，MF(SDz(b))取值为0.5xSD z[b]，最后，MF (SDz(b))的值在0~1以内，其它类似。
[0097] SDv[b]的映射公式如公式13所示：
[0099] 其中，MF(SDv[b])表示第b个回波脉冲序列的速度标准差SDv[b]映射到【0，1】区间 的值。
[0100] 第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道的相关系数CC[b]的映射公式，用于MF (CC[b])表示。如公式14所示： 0 CC.I/VJ < 0.2 10CC[/)]-2 0.2 <: CC[ft] < 0.3 ,
[0101] =: 公式 14 ' L -5CC[h] + 3 0.4 < CC[/5] < 0.6 0 0.6 < CC[A]
[0102] 其中，MF(CC[b])表示第b个回波脉冲序列的相关系数CC[b]映射到【0，1】区间的 值。根据相关系数CC[b]的具体值来确定MF(CC[b])在【0，1】区间的取值。
[0103]第b个回波脉冲序列的差分相移标准差的映射公式，用于MF(SDpHiDP[b])表不。如公 式15所示：
[0105] 其中，MF(SDpHiDP[b])表不第b个回波脉冲序列的差分相移标准差SDpHiDP[b]映射到 【0,1】区间的值。根据差分相移标准差SDpHiDP[b]的具体值来确定MF(SDp_p[b])在【0,1】区 间的取值。
[0106]第b个回波脉冲序列的差分反射率标准差的映射公式，用于MF(SDzDRi[b])表不。如 公式16所示：
[0108]其中，MF(SDzDRi[b])表不第b个回波脉冲序列的差分反射率标准差SDzDRi[b]映射到 【0，1】区间的值。根据差分反射率标准差SDZDR1 [b]的具体值来确定MF(SDZDR1 [b])在【0，1】区 间的取值。
[0109] 在本发明实施例中，还设置了CC、SDz[b]、SDv[b]、SDpHiDP[b]和SDzDRi[b]每一个回波 特征的权重，其中CC的权重为Wcc、SDZ [ b ]的权重为Wz、SDV[ b ]的权重为Wv、SDPHIDP [ b ]的权重为 WpHiDP、SDZDR1[b]的权重为WZDR。因此，上述步骤203中的根据所述回波特征，判断所述第b个回 波脉冲序列是否为海杂波具体包括:计算W。。与MF(CC[b])的权值，计算Wz与MF(SDz(b))的权 值，计算Wv与MF(SDv[b ])的权值，计算Wphidp与MF( SDphidp [b ])的权值，计算WZDR1 与MF(SDZDR1 [b ])的权值。进一步计算5个权值的平均值，得到第b个回波脉冲序列为海杂波的概率CP。其 计算公式如公式17所示：
[0111] 其中，如果CP不小于预设阀值，则确定第b个回波脉冲序列为海杂波，其中，通过多 次采样检测可以确定出预设阀值为0.5。因此，在本发明实施例中，在CP不小于0.5时，确定 第b个回波脉冲序列为海杂波。若CP小于0.5，确定第b个回波脉冲序列不是海杂波，从而可 以根据第b个回波脉冲序列来识别气象情况。
[0112] 请参阅图3,图3为本发明实施例提供的海杂波的识别装置的结构示意图；如图3所 示，一种海杂波的识别装置可包括：
[0113] 采集模块310,用于采集M个脉冲周期，获得每一个脉冲周期在K个距离库上的回波 脉冲，组合上述M个脉冲周期在同一个距离库上的回波脉冲，得到每一个距离库上的回波脉 冲序列，得到K个回波脉冲序列，一个回波脉冲序列对应一个距离库，上述回波脉冲包括水 平通道上的水平回波脉冲和垂直通道上的垂直回波脉冲，一个脉冲周期在一个距离库上具 有一个水平回波脉冲和一个垂直回波脉冲，一个回波脉冲序列包括M个水平回波脉冲和M个 垂直回波脉冲，上述M为大于或等于1的正整数，上述K为大于或等于1的正整数；
[0114] 特征获取模块320,用于获取上述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回 波特征，上述1 < b d
[0115] 识别模块330,用于根据上述回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是否为海杂 波。
[0116] 可选地，上述回波特征包括上述第b个回波脉冲序列的功率标准差、上述第b个回 波脉冲序列的速度标准差、上述第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上的相关系数、 上述第b个回波脉冲序列的差分相移标准差、以及上述第b个回波脉冲序列的差分反射率标 准差中的至少一种。
[0117] 在本发明一些实施例中，上述识别模块330还用于，判断上述第b个回波脉冲序列 是否为噪声;若上述第b个回波脉冲序列不是噪声，则执行上述根据上述回波特征，判断上 述第b个回波脉冲序列是否为海杂波的步骤。
[0118] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块320具体用于，若上述回波特征为上述 第b个回波脉冲序列的功率标准差，根据上述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲，获 取上述第b个回波脉冲序列在水平通道上的水平回波功率;根据上述水平回波功率，获取上 述第b个回波脉冲序列的功率标准差。
[0119] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块320具体用于，若上述回波特征为上述 第b个回波脉冲序列的速度标准差，根据上述M个脉冲周期，得到脉冲重复频率，以及获取上 述雷达的工作波长;根据上述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲、上述脉冲重复频 率和上述工作波长，获取上述第b个回波脉冲序列在水平通道上的水平多普勒速度;根据上 述水平多普勒速度，获取上述第b个回波脉冲序列的速度标准差。
[0120] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块320具体用于，若上述回波特征为上述 第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上的相关系数，根据上述第b个回波脉冲序列中 的M个垂直回波脉冲，获取上述第b个回波脉冲序列在垂直通道上的垂直回波功率;根据上 述水平回波功率、上述垂直回波功率、上述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲和M个 垂直回波脉冲，获取上述第b个回波脉冲序列在水平通道上与垂直通道上的初始相关系数； 求取上述初始相关系数的绝对值，得到上述第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上 的相关系数。
[0121] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块320具体用于，若上述回波特征为上述 第b个回波脉冲序列的差分相移标准差，根据上述相关系数，获取上述第b个回波脉冲序列 在水平通道上与垂直通道上的差分相移;根据上述差分相移，获取上述第b个回波脉冲序列 的差分相移标准差。
[0122] 在本发明一些实施例中，上述特征获取模块320具体用于，若上述回波特征为上述 第b个回波脉冲序列的差分反射率标准差，获取上述雷达在水平通道上的水平通道噪声和 垂直通道上的垂直通道噪声，以及获取上述雷达的差分反射率因子ZDR的系统偏差;根据上 述水平通道噪声、上述垂直通道噪声、上述ZDR的系统偏差、上述水平回波功率和上述垂直 回波功率，获取上述第b个回波脉冲序列的差分反射率;根据上述差分反射率，获取上述第b 个回波脉冲序列的差分反射率标准差。
[0123] 在本发明一些实施例中，上述识别模块330具体用于，根据上述水平回波脉冲和上 述垂直回波脉冲，计算上述第b个回波脉冲序列的信噪比；若上述信噪比不小于预设值，确 定上述第b个回波脉冲序列不是噪声。
[0124] 在本发明一些实施例中，上述识别模块具体用于，将上述回波特征映射到预设区 间，得到目标回波特征;根据上述目标回波特征，判断上述第b个回波脉冲序列是否为海杂 波。
[0125] 在本发明一些实施例中，上述识别模块330具体用于，根据预设权重，计算上述回 波特征的加权值;判断所有加权值的平均值是否不小于预设判断值;若上述平均值不小于 预设判断值，则确定上述第b个回波脉冲序列为海杂波。
[0126] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部 分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0127] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统， 装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0128] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其 它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅 仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结 合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的 相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通 信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0129] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个 网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目 的。
[0130]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以 是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单 元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0131]所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用 时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上 或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式 体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机 设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全 部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程 序代码的介质。
[0132]以上对本发明所提供的一种海杂波的识别方法及装置进行了详细介绍，对于本领 域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变 之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1. 一种海杂波的识别方法，其特征在于，应用于雷达，包括： 采集M个脉冲周期，获得每一个脉冲周期在K个距离库上的回波脉冲，组合所述M个脉冲 周期在同一个距离库上的回波脉冲，得到每一个距离库上的回波脉冲序列，得到K个回波脉 冲序列，一个回波脉冲序列对应一个距离库，所述回波脉冲包括水平通道上的水平回波脉 冲和垂直通道上的垂直回波脉冲，一个脉冲周期在一个距离库上具有一个水平回波脉冲和 一个垂直回波脉冲，一个回波脉冲序列包括M个水平回波脉冲和M个垂直回波脉冲，所述M为 大于或等于1的正整数，所述K为大于或等于1的正整数； 获取所述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征，所述KbgK; 根据所述回波特征，判断所述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回波特征包括所述第b个回波脉冲序 列的功率标准差、所述第b个回波脉冲序列的速度标准差、所述第b个回波脉冲序列在水平 通道与垂直通道上的相关系数、所述第b个回波脉冲序列的差分相移标准差、以及所述第b 个回波脉冲序列的差分反射率标准差中的至少一种。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波特征，判断所述第b 个回波脉冲序列是否为海杂波之前包括： 判断所述第b个回波脉冲序列是否为噪声； 若所述第b个回波脉冲序列不是噪声，则执行所述根据所述回波特征，判断所述第b个 回波脉冲序列是否为海杂波的步骤。4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲 序列的功率标准差，所述获取所述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征包 括： 根据所述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲，获取所述第b个回波脉冲序列在 水平通道上的水平回波功率； 根据所述水平回波功率，获取所述第b个回波脉冲序列的功率标准差。5. 根据权利要求2~4任一项所述的方法，其特征在于，若所述回波特征为所述第b个回 波脉冲序列的速度标准差，所述获取所述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波 特征包括： 根据所述M个脉冲周期，得到脉冲重复频率，以及获取所述雷达的工作波长； 根据所述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲、所述脉冲重复频率和所述工作波 长，获取所述第b个回波脉冲序列在水平通道上的水平多普勒速度； 根据所述水平多普勒速度，获取所述第b个回波脉冲序列的速度标准差。6. 根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲 序列在水平通道与垂直通道上的相关系数，所述获取所述K个回波脉冲序列中的第b个回波 脉冲序列的回波特征包括： 根据所述第b个回波脉冲序列中的M个垂直回波脉冲，获取所述第b个回波脉冲序列在 垂直通道上的垂直回波功率； 根据所述水平回波功率、所述垂直回波功率、所述第b个回波脉冲序列中的M个水平回 波脉冲和M个垂直回波脉冲，获取所述第b个回波脉冲序列在水平通道上与垂直通道上的初 始相关系数； 求取所述初始相关系数的绝对值，得到所述第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通 道上的相关系数。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲序 列的差分相移标准差，所述获取所述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征 包括： 根据所述相关系数，获取所述第b个回波脉冲序列在水平通道上与垂直通道上的差分 相移； 根据所述差分相移，获取所述第b个回波脉冲序列的差分相移标准差。8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲 序列的差分反射率标准差，所述获取所述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波 特征包括： 获取所述雷达在水平通道上的水平通道噪声和垂直通道上的垂直通道噪声，以及获取 所述雷达的差分反射率因子ZDR的系统偏差； 根据所述水平通道噪声、所述垂直通道噪声、所述ZDR的系统偏差、所述水平回波功率 和所述垂直回波功率，获取所述第b个回波脉冲序列的差分反射率； 根据所述差分反射率，获取所述第b个回波脉冲序列的差分反射率标准差。9. 根据权利要求6~8任一项所述的方法，其特征在于，所述判断所述第b个回波脉冲序 列是否为噪声包括： 根据所述水平回波脉冲和所述垂直回波脉冲，计算所述第b个回波脉冲序列的信噪比； 若所述信噪比不小于预设值，确定所述第b个回波脉冲序列不是噪声。10. 根据权利要求1~7任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波特征，判断 所述第b个回波脉冲序列是否为海杂波包括： 将所述回波特征映射到预设区间，得到目标回波特征； 根据所述目标回波特征，判断所述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。11. 根据权利要求1~10任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波特征，判断 所述第b个回波脉冲序列是否为海杂波包括： 根据预设权重，计算所述回波特征的加权值； 判断所有加权值的平均值是否不小于预设判断值； 若所述平均值不小于预设判断值，则确定所述第b个回波脉冲序列为海杂波。12. -种海杂波的识别装置，其特征在于，所述海杂波的识别装置设置于雷达中，所述 海杂波的识别装置包括： 采集模块，用于采集M个脉冲周期，获得每一个脉冲周期在K个距离库上的回波脉冲，组 合所述M个脉冲周期在同一个距离库上的回波脉冲，得到每一个距离库上的回波脉冲序列， 得到K个回波脉冲序列，一个回波脉冲序列对应一个距离库，所述回波脉冲包括水平通道上 的水平回波脉冲和垂直通道上的垂直回波脉冲，一个脉冲周期在一个距离库上具有一个水 平回波脉冲和一个垂直回波脉冲，一个回波脉冲序列包括M个水平回波脉冲和M个垂直回波 脉冲，所述M为大于或等于1的正整数，所述K为大于或等于1的正整数； 特征获取模块，用于获取所述K个回波脉冲序列中的第b个回波脉冲序列的回波特征， 所述I 识别模块，用于根据所述回波特征，判断所述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。13. 根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述回波特征包括所述第b个回波脉冲 序列的功率标准差、所述第b个回波脉冲序列的速度标准差、所述第b个回波脉冲序列在水 平通道与垂直通道上的相关系数、所述第b个回波脉冲序列的差分相移标准差、以及所述第 b个回波脉冲序列的差分反射率标准差中的至少一种。14. 根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于， 所述识别模块还用于，判断所述第b个回波脉冲序列是否为噪声；若所述第b个回波脉 冲序列不是噪声，则执行所述根据所述回波特征，判断所述第b个回波脉冲序列是否为海杂 波的步骤。15. 根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于， 所述特征获取模块具体用于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲序列的功率标准 差，根据所述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲，获取所述第b个回波脉冲序列在水 平通道上的水平回波功率;根据所述水平回波功率，获取所述第b个回波脉冲序列的功率标 准差。16. 根据权利要求13~15任一项所述的装置，其特征在于， 所述特征获取模块具体用于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲序列的速度标准 差，根据所述M个脉冲周期，得到脉冲重复频率，以及获取所述雷达的工作波长;根据所述第 b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲、所述脉冲重复频率和所述工作波长，获取所述第b 个回波脉冲序列在水平通道上的水平多普勒速度;根据所述水平多普勒速度，获取所述第b 个回波脉冲序列的速度标准差。17. 根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于， 所述特征获取模块具体用于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲序列在水平通道 与垂直通道上的相关系数，根据所述第b个回波脉冲序列中的M个垂直回波脉冲，获取所述 第b个回波脉冲序列在垂直通道上的垂直回波功率;根据所述水平回波功率、所述垂直回波 功率、所述第b个回波脉冲序列中的M个水平回波脉冲和M个垂直回波脉冲，获取所述第b个 回波脉冲序列在水平通道上与垂直通道上的初始相关系数;求取所述初始相关系数的绝对 值，得到所述第b个回波脉冲序列在水平通道与垂直通道上的相关系数。18. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于， 所述特征获取模块具体用于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲序列的差分相移 标准差，根据所述相关系数，获取所述第b个回波脉冲序列在水平通道上与垂直通道上的差 分相移;根据所述差分相移，获取所述第b个回波脉冲序列的差分相移标准差。19. 根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于， 所述特征获取模块具体用于，若所述回波特征为所述第b个回波脉冲序列的差分反射 率标准差，获取所述雷达在水平通道上的水平通道噪声和垂直通道上的垂直通道噪声，以 及获取所述雷达的差分反射率因子ZDR的系统偏差;根据所述水平通道噪声、所述垂直通道 噪声、所述ZDR的系统偏差、所述水平回波功率和所述垂直回波功率，获取所述第b个回波脉 冲序列的差分反射率;根据所述差分反射率，获取所述第b个回波脉冲序列的差分反射率标 准差。20. 根据权利要求17~19任一项所述的装置，其特征在于， 所述识别模块具体用于，根据所述水平回波脉冲和所述垂直回波脉冲，计算所述第b个 回波脉冲序列的信噪比;若所述信噪比不小于预设值，确定所述第b个回波脉冲序列不是噪 声。21. 根据权利要求12~18任一项所述的装置，其特征在于， 所述识别模块具体用于，将所述回波特征映射到预设区间，得到目标回波特征;根据所 述目标回波特征，判断所述第b个回波脉冲序列是否为海杂波。22. 根据权利要求12~21任一项所述的装置，其特征在于， 所述识别模块具体用于，根据预设权重，计算所述回波特征的加权值;判断所有加权值 的平均值是否不小于预设判断值;若所述平均值不小于预设判断值，则确定所述第b个回波 脉冲序列为海杂波。
【文档编号】G01S13/95GK105911546SQ201610262711
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】孙召平, 张持岸, 苗展丽
【申请人】北京敏视达雷达有限公司