一种雷达噪声源检测跟踪的方法与流程

1.本发明涉及雷达技术领域，特别是涉及一种雷达噪声源检测跟踪的方法。


背景技术：

2.跟踪照射雷达是为武器系统提供战场警戒，利用雷达自主或在外部目指信息引导下搜索、跟踪来袭目标，为武器系统提供目标指示和目标跟踪数据，以往雷达会受外部和内部噪声的干扰严重的会淹没有用信号，增加目标检测及跟踪的难度。
3.为提升雷达防空作战及自卫能力，对地突防的有效手段。自卫式干扰作为防空手段的重要方式，当作为攻击方在完成火力突防、临空支援和压制敌方防空武器系统时通过这种干扰方式有效降低被敌方末端防御系统截获和跟踪概率。
4.而跟踪照射雷达作为重要的防空设备，具备反自卫式干扰的功能，由于目标和干扰源在一起，干扰信号会进入雷达主瓣导致干扰信号增强，使得雷达无法正常跟踪目标，在这种情况下如何对目标进行根据成为了现在亟待需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种雷达噪声源检测跟踪的方法质，以解决现有技术中不能很好地对具有自卫式干扰源目标进行跟踪的问题。
6.本发明提供了一种雷达噪声源检测跟踪的方法，所述方法包括：
7.在对目标进行检测跟踪过程中，当判定干扰信号的强度大于预设阈值时，将所获取的雷达回波信号中的和路回波iq数据按照距离单元进行存储；
8.对所存储的和路回波iq数据进行脉冲多普勒mtd处理；
9.利用mtd处理的结果，提取在0子带和非0子带的和路回波iq数据，分别计算噪声均值及最大信噪比，并基于计算得到的噪声均值和最大信噪比确定是否存在噪声干扰；
10.当确定存在噪声干扰时，进行噪声干扰滤波，并通过计算的噪声源的距离误差来对噪声源进行跟踪，进而实现对目标的跟踪。
11.可选地，所述方法还包括：当判定进入雷达主瓣的干扰信号导致无法正常跟踪目标时，则触发将所获取的雷达回波信号中的和路回波iq数据按照距离单元进行存储。
12.可选地，所述将所获取的雷达回波信号中的和路回波iq数据按照距离单元进行存储之后，所述对所存储的和路回波iq数据进行脉冲多普勒mtd处理之前，所述方法还包括：根据当前agc值获得agc归一化系数。
13.可选地，所述对所存储的和路回波iq数据进行脉冲多普勒mtd处理，包括：对同一距离单元下各周期的和路回波iq数据做mtd运算，对不同周期的和路回波iq数据做fft结果进行求模，然后乘以计算得到的agc归一化系数，得到每一距离单元下归一化后的模值。
14.可选地，所述利用mtd处理的结果，提取在0子带和非0子带的和路回波iq数据，分别计算噪声均值及最大信噪比，并基于计算得到的噪声均值和最大信噪比确定是否存在噪声干扰，包括：
15.对mtd处理后得到的模值中的0子带数据，查找其最大模值及其距离门号，并以最大模值距离门周围预设数量个距离单元数据除最大模值及前后共三个距离门的所有距离单元的模值，计算噪声均值，然后根据所计算得到的最大模值和噪声均值来计算最大信噪比，获得一个snr1；
16.对和路fft结果模值中的0非子带数据，查找最大模值及其距离门号和速度门号；在最大模值速度号的所有距离单元数据中，以最大模值距离门周围预设数量个距离单元数据除最大模值及前后共三个距离门的所有距离单元的模值，计算噪声均值；根据所计算得到的最大模值和噪声均值来计算最大信噪比，获得一个snr2；
17.如果max(snr1,snr2)≥预设值，则确定无干扰，否则，当0子带噪声均值大于先验值的第一预设倍数或非0子带噪声均值大于预设先验值的第二预设倍数，则判定为存在噪声干扰，否则，则不存在噪声干扰。
18.可选地，所述预设数量与雷达回波信号的采样率呈反比。
19.可选地，当判定为存在噪声干扰之后，所述方法还包括：依次滑动判断下一滑动周期的0子带和非0子带的和路回波iq数据的噪声均值及最大信噪比，以确定下一滑动周期的和路回波iq数据是否存在干扰，如果多个滑动周期中确定存在干扰的周期次数与总滑动周期次数的比值，大于预设比例阈值，则确定存在干扰。
20.可选地，所述当确定存在噪声干扰时，进行噪声干扰滤波，包括
21.以所指定跟踪的噪声源的目指距离即对应距离单元的中心，同时作为中心距离门，在最大模值对应的速度门号的所有数据中查找最大模值波形的前沿距离门号；以前沿距离门号和中心距离门号计算距离偏差；在距离维上提取前后各两个距离波门的模值，以及前沿距离门号模值计算距离误差；根据计算得到的距离偏差和距离误差合成噪声距离测量变化量；
22.首次跟踪，则以距离变化量和帧间隔直接计算距离变化率，然后外推预测距离，非首次跟踪，则根据距离测量变化量用α-β滤波对距离进行处理，得到当前噪声干扰的滤波距离和预测距离。
23.可选地，所述将所获取的雷达回波信号中的和路回波iq数据按照距离单元进行存储之后，所述方法还包括：
24.按照距离单元将不同重复周期的俯仰差路回波iq数据，以连续排列的形式转存，并按照距离单元将不同重复周期的方位差路回波iq数据也顺序排列转存，以供后续对目标进行定位和跟踪使用。
25.可选地，在对干扰源进行检测跟踪过程中，当判定干扰信号的强度小于预设阈值时，则重新对目标进行检测跟踪。
26.本发明有益效果如下：
27.针对当前因自卫式干扰增加了对目标检测和跟踪难度的问题，而创新性的提出通过对自卫式干扰的干扰源进行检测跟踪，进而实现对目标的检测和跟踪，从而为目标的跟踪检测提供了一种有效检测手段。
28.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
29.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
30.图1是本发明实施例提供的一种雷达噪声源检测跟踪的方法的流程示意图；
31.图2是本发明实施例提供的另一种雷达噪声源检测跟踪的方法的流程示意图；
32.图3是本发明实施例提供的噪声干扰检测的方法的流程示意图；
33.图4是本发明实施例提供的噪声干扰滤波的方法的流程示意图。
具体实施方式
34.本发明实施例针对现有不能很好地对具有自卫式干扰源目标进行跟踪的问题，通过对自卫式干扰的干扰源进行检测跟踪，进而实现对目标的检测和跟踪。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
35.本发明实施例提供了一种雷达噪声源检测跟踪的方法，参见图1，该方法包括：
36.s101、在对目标进行检测跟踪过程中，当判定干扰信号的强度大于预设阈值时，将所获取的雷达回波信号中的和路回波iq数据按照距离单元进行存储；
37.具体来说，本发明实施例是在雷达对目标进行检查跟踪过程中，如果干扰信号的强度大于预设阈值时，该预设阈值可以是根据干扰不能对目标进行有效跟踪为要求来进行设置，可以理解为，当进入雷达主瓣的干扰信号导致无法正常跟踪目标时，则触发将所获取的雷达回波信号中的和路回波iq数据按照距离单元进行存储。
38.在具体实施例时，在对雷达回波信号中的和路回波iq数据按照距离单元进行存储的同时，还要按照距离单元将不同重复周期的俯仰差路回波iq数据，以连续排列的形式转存，并按照距离单元将不同重复周期的方位差路回波iq数据也顺序排列转存，以供后续直接对目标进行定位和跟踪使用。
39.在对干扰源进行检测跟踪过程中，当判定干扰信号的强度小于预设阈值时，则重新对目标进行检测跟踪。
40.也就是说，本发明实施例在雷达不能有效对目标进行跟踪时，即将雷达回波信号中的和路回波iq数据、俯仰差路回波iq数据以及方位差路回波iq数据都按照距离单元进行存储，然后基于和路回波iq数据进行一系列的处理，从而实现对干扰源进行检测和跟踪，并在干扰信息号弱化时，直接基于俯仰差路回波iq数据以及方位差路回波iq数据来实现对目标的检测和跟踪。
41.另外，本发明实施例在和路回波iq数据按照距离单元进行存储之后，还要根据当前自动增益控制agc值获得agc归一化系数。
42.s102、对所存储的和路回波iq数据进行脉冲多普勒mtd处理；
43.具体地，本发明实施例是对同一距离单元下各周期的和路回波iq数据做mtd运算，对不同周期的和路回波iq数据做fft结果进行求模，然后乘以计算得到的agc归一化系数，得到每一距离单元下归一化后的模值。
44.s103、利用mtd处理的结果，提取在0子带和非0子带的和路回波iq数据，分别计算
噪声均值及最大信噪比，并基于计算得到的噪声均值和最大信噪比确定是否存在噪声干扰；
45.具体实施时，本发明实施例对mtd处理后得到的模值中的0子带数据，查找其最大模值及其距离门号，并以最大模值距离门周围预设数量个距离单元数据除最大模值及前后共三个距离门的所有距离单元的模值，计算噪声均值，然后根据所计算得到的最大模值和噪声均值来计算最大信噪比，获得一个snr1；
46.对和路fft结果模值中的0非子带数据，查找最大模值及其距离门号和速度门号；在最大模值速度号的所有距离单元数据中，以最大模值距离门周围预设数量个距离单元数据除最大模值及前后共三个距离门的所有距离单元的模值，计算噪声均值；根据所计算得到的最大模值和噪声均值来计算最大信噪比，获得一个snr2；
47.如果max(snr1，snr2)≥预设值，则确定无干扰，否则，当0子带噪声均值大于先验值的第一预设倍数或非0子带噪声均值大于预设先验值的第二预设倍数，则判定为存在噪声干扰，否则，则不存在噪声干扰。
48.需要说明的是，本发明实施例中预设数量与雷达回波信号的采样率呈反比。具体本领域技术人员可以根据实际需要进行任意设置。
49.为了进一步保证判断噪声源(也即干扰噪声源)的准确性，本发明实施例所述的方法还包括：
50.依次滑动判断下一滑动周期的0子带和非0子带的和路回波iq数据的噪声均值及最大信噪比，以确定下一滑动周期的和路回波iq数据是否存在干扰，如果多个滑动周期中确定存在干扰的周期次数与总滑动周期次数的比值，大于预设比例阈值，则确定存在干扰。
51.也即，本发明实施例是通过对多个滑动周期的数据进行检测判断，然后根据确定存在干扰的滑动周期数与所有判定的周期数的比值来最终确定是否存在干扰。
52.例如，当按照上述方法确定存在干扰的滑动周期数为6，而检测判断的总滑动周期数为10，比例阈值为50％，则6/10》50％，则确定存在干扰，可以继续进行滤波处理。
53.s104、当确定存在噪声干扰时，进行噪声干扰滤波，并通过计算的噪声源的距离误差来对噪声源进行跟踪，进而实现对目标的跟踪。
54.具体来说，本发明实施例是以所指定跟踪的噪声源的目指距离即对应距离单元的中心，同时作为中心距离门，在最大模值对应的速度门号的所有数据中查找最大模值波形的前沿距离门号；以前沿距离门号和中心距离门号计算距离偏差；在距离维上提取前后各两个距离波门的模值，以及前沿距离门号模值计算距离误差；根据计算得到的距离偏差和距离误差合成噪声距离测量变化量；
55.首次跟踪，则以距离变化量和帧间隔直接计算距离变化率，然后外推预测距离，非首次跟踪，则根据距离测量变化量用α-β滤波对距离进行处理，得到当前噪声干扰的滤波距离和预测距离。
56.总体来说，本发明实施例是针对当前因自卫式干扰增加了对目标检测和跟踪难度的问题，而创新性的提出通过对自卫式干扰的干扰源进行检测跟踪，进而实现对目标的检测和跟踪，从而为目标的跟踪检测提供了一种有效检测手段。
57.下面将结合图2-图4通过一个具体的例子来对本发明实施例所述的方法进行详细的解释和说明：
58.参见图2，本发明实施例所述的方法包括以下步骤：
59.1)数据预处理：
60.通过从ddr3中获取fpga脉压后的iq数据及雷达工作字，将和路方位俯仰差路3路数据按距离单元和重复周期顺序存放，根据当前agc值获得agc归一化系数。
61.在ddr3中提取和路回波iq以及和路模值数据，按照每个距离单元的不同重复周期的数据连续排列的形式转存，获得和路回波iq数组、和路回波模值数组；将俯仰差路回波数据按照每个距离单元的所有周期数据连续排列的形式转存，获得俯仰差路回波iq数组；将方位差路回波数据按照每个距离单元的周期序列数据顺序排列转存，获得方位差路回波iq数组；根据当前agc值获得agc归一化系数。
62.2)做mtd处理：
63.即，对重复周期内同一距离单元数做mtd，对和路fft结果的每个iq数据求模，并乘agc归一化系数并存储。
64.具体来说，本发明实施例是对各周期的同一距离单元数做mtd运算，对不同周期的和路数据做fft结果的每个iq数据求模，并乘步骤一中计算得出的agc归一化系数并存储。
65.3)噪声干扰检测；
66.对mtd处理的结果中提取出0子带和非0子带数据计算噪声均值及最大信噪比，比较判断有无干扰；
67.参见图3所示，本发明实施例噪声干扰检测具体包括：
68.a)在步骤二得出的路fft结果模值中0子带数据中，查找最大模值及其距离门号；
69.b)以最大模值距离门周围21个距离单元数据除最大模值及前后共三个距离门的所有距离单元的模值，计算噪声均值；c)用a)、b)数据计算最大信噪比,获得一个snr1；
70.d)在步骤二得出的和路fft结果模值0非子带数据中，查找最大值，及其距离门号和速度门号；
71.e)在最大模值速度号的所有距离单元数据中，以最大模值距离门周围21个距离单元数据除最大模值及前后共三个距离门的所有距离单元的模值，计算噪声均值；
72.f)用d)、e)数据计算最大信噪比,获得一个snr2；
73.g)若max(snr1,snr2)≥4无干扰，否则，当0子带噪声均值大于先验值的8倍或非0子带噪声均值大于先验值的4倍，判断为有干扰，否则无干扰；
74.h)滑动存储五拍最近的干扰状态，如果连续的五拍中三拍有干扰，认为有干扰。
75.4)噪声干扰滤波；
76.通过计算的噪声源的距离误差开始跟踪,并对跟踪目标采用α-β滤波获取滤波外推值。
77.参见图4为本发明实施例噪声源干扰滤波流程图，具体实施步骤如下。
78.a)以指定跟踪的噪声源的目指距离即对应距离单元的中心，同时作为中心距离门；
79.b)在最大模值对应的速度门号的所有数据中查找最大模值波形的前沿距离门号；
80.c)以前沿距离门号和中心距离门号计算距离偏差；
81.d)在距离维上提取前后各两个距离波门的模值，以及前沿距离门号模值计算距离误差；
82.e)用c)、d)两项结果合成噪声距离测量变化量；
83.f)首次跟踪以距离变化量和帧间隔直接计算距离变化率，然后外推预测距离；
84.g)非首次跟踪，根据距离测量变化量用α-β滤波对距离进行处理，得到当前噪声干扰的滤波距离和预测距离。
85.总体来说，本发明实施例提出了一种噪声源检测跟踪方法，通过本发明所述的方法可以通过对干扰源跟踪进而对目标跟踪，有效提高目标检测性能。具体实施例时，本发明实施例的硬件是采用了国产的ft6678平台来实现上述的方法。
86.尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。