专利名称：雷达探测效能逐步回归估计方法
技术领域：
本发明属于微波信号异常大气传输效能预测技术领域。采用利用雷达回波信号数据，通过对其回波强度与距离延伸内在关联分析和多元逐步回归计算方法实现基于雷达回波的海用雷达探测效能预测模型，该模型可以更有效地发挥微波无线电设备在海上的使用效能。
背景技术：
大气波导传播现象的出现不仅可以使电磁波偏离原来的传播方向，而且能够使电磁波以较小的衰减沿波导传到很远的地方，可以将海上无线电设备的作用距离达到上千公里。但当无线电设备在海上工作时，所遇到的外界环境极其复杂，大气传播过程中的吸收、折射和多路径效应，都会影响到海上无线电设备的有效作用距离；再加上无法精确知道目标特性以及工作时电波传播的环境特性，而使其有效作用距离难以估算和预测。预测海用雷达探测效能方法一般有两种方法第一种方法是采用大气折射率模型(如P-J模型、伪折射率模型、Model A模型等)，利用海面某一高度处的气象参数递推大气折射率剖面，再代入电磁波传播模型(抛物线模型)和雷达方程计算出雷达回波的单程传播衰减，最后结合最小可检测目标的门限预测雷达最远探测距离；第二种方法是利用5个假设参数构成了四段式折射率剖面模型，结合电磁波传播模型(抛物线模型)和雷达方程计算出雷达的回波功率，再通过与实际的回波信号强度进行对比，利用遗传算法、退火算法和后验估计等算法，调整该参数使两者回波强度差最小，即可构成实际的折射率剖面，然面，然后再结合电磁波传播模型、雷达方程和目标的检测门限等计算出雷达的最远探测距离。但是上述预测方法在计算大气折射率剖面上只能局限在一点或者有气象观测的区域，预测时间较长，不能满足超视距雷达在军事和民用的应用要求。本发明根据在大气波导条件下电磁波以较小衰减沿着波导传播的特点，对不同条件下的雷达回波进行分类并创建数据库。选择统计分析的方法，研究雷达回波的强度与最远探测距离的关联性，建立基于雷达回波的海用雷达探测效能预测模型。
发明内容
本发明为了解决在大气波导条件下对海探测雷达系统的作用距离难以预测的问题，采用利用雷达回波信号数据，通过对其回波强度与距离延伸内在关联分析和多元逐步回归计算方法，可有效地预测雷达探测效能，同时避免了复杂的气象设备、传感器安装和舰船航行时气象参数和水温测量准确性等方面问题。本发明雷达探测效能逐步回归估计的实现方法，首先当最远目标船出现或消失时提取雷达回波数据，再采用分段方法计算雷达回波强度最大值所处区域内的距离和幅度的平均值，同时根据实际海况选择该距离处标准大气条件下雷达回波强度进行比较，得出不同距离处归一化的雷达回波衰减量，其次统计雷达回波延伸距离，根据雷达回波延伸距离，采用适配统计方法计算雷达回波数据衰减量值的有效个数，然后根据有效的雷达回波强度归一化和延伸距离值作为自变量和最远目标的距离作为因变量的N次观测值，用逐步回归方法，建立雷达探测效能模型。本发明与现有技术相比，其显著优点为基于雷达回波的海用雷达探测效能预测技术不局限于大气折射率的测量，数据源容易获得，无需增加额外的硬件设备，不增加系统负担，不增加设备成本，可对雷达性能进行实时评估，可以为作战部队提供直观、实用的海用雷达作战使用效能评估手段，以更好地发挥海用雷达的作战使用效能。
附图是雷达探测效能逐步回归估计方法实现流程图。
具体实施例方式本发明雷达探测效能逐步回归估计方法具体实施步骤为1)数据提取 雷达回波强度首先当最远目标船出现或消失时提取所在方位上雷达天线波束宽度内主触发的平均值，再以40个距离点为一个距离格进行分段处理，得到雷达回波强度最大值所处区域内的距离和幅度平均值，同时根据实际海况选择与该距离处标准大气条件下雷达回波强度进行比较，得出不同距离处归一化的雷达回波衰减量，如果该方位和距离上有运动或固定目标，则缩小方位大小或者删掉该距离格； 雷达回波延伸距离先对接收机内部噪声进行统计得到茅草均值，乘以系数2.0，求出慢门限，统计该天线波束内的所有距离单元回波强度值，如果该距离单元有80%大于慢门限，则认为此处就是雷达回波的延伸距离，采用适配统计方法计算雷达回波数据衰减量值的有效个数； 目标最远距离此次开机时记录的最远目标船出现和消失时的距离、方位、探测时间、海况等信息并记录数据库。2)逐步回归方法根据有效的雷达回波强度归一化衰减量和延伸距离值作为自变量和最远目标的距离作为因变量的N次观测值，每引入一个新变量后，都以偏回归平方和的F检验来判断自变量的影响是否显著，如果显著，则添加，否则结束筛选，这样保证最后得的变量子集中的所有变量都是显著的，从而建立雷达探测效能模型。3)雷达探测效能预测将待检验有效的雷达回波强度归一化衰减量和延伸距离值输入雷达探测效能模型，即可预测出雷达探测效能。本系统是基于visual studio 2005. net C#、Matlab和Access数据库软件来实现开发的，数据提取和模型训练采用Matlab软件编写并形成.dll函数库，然后通过C#编写的客户端调用.dll函数库进行Access数据库操作和运算结果显示。
权利要求
1.一种雷达探测效能逐步回归估计方法，其特征是仅利用雷达回波信号数据，采用分段归一化强度适配统计方法提取雷达回波强度衰减量，然后根据延伸距离和最远目标距离采用逐步回归计算方法建立雷达探测效能模型。
2.根据权利要求1所述的雷达探测效能逐步回归估计方法，其特征是采用分段方法在近海区提取不同距离处雷达回波，并根据实际海况选择该距离处标准大气条件下雷达回波强度进行比较，得出不同距离处归一化的雷达回波衰减量，同时记录最远目标距离和雷达回波延伸距离，保存到数据库中。
3.根据权利要求1所述的雷达探测效能逐步回归估计方法，其特征是根据有效的雷达回波强度归一化衰减量和延伸距离值作为自变量和最远目标的距离作为因变量的N次观测值，用逐步回归的方法，建立雷达探测效能模型。
全文摘要
本发明涉及一种雷达探测效能逐步回归估计方法，用于解决在大气波导条件下海用微波雷达的远程超视距探测效能难以预测的问题。本发明基于大气波导条件下微波信号超视距传输的原理，仅利用雷达回波信号数据，通过对其回波强度与距离延伸内在关联分析和多元逐步回归计算，建立基于雷达回波的海用雷达探测效能预测模型，实现海用雷达探测效能预测。本发明的实现软件可嵌入雷达设备而无需增加硬件和成本，即可实时预测微波雷达超视距探测效能。
文档编号G01S7/41GK102565774SQ20111040992
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者王向敏, 王玲玲, 申宏亚 申请人:中国船舶重工集团公司第七二四研究所