一种宽带自动水柱测偏方法、系统、设备及计算机介质与流程

1.本发明涉及雷达目标检测领域，具体涉及一种宽带自动水柱测偏方法、系统、设备及计算机介质。


背景技术：

2.根据弹着水柱落点偏差进行对海射击校正，是当代大众口径舰炮武器系统普遍采用的一种手段。
3.校射，即用测量设备测定弹(指炮弹射出后落入水中溅起的水柱位置)目(目标舰船的位置)之间的相对矢量偏差，用以修正下一发炮弹的射击参数。是舰炮武器系统提高(对海)射击命中率的重要手段，新型舰炮的不断发展对校射方法提出了更高的要求，也给雷达带来了新的挑战。
4.弹着水柱的落点测量的传统方法为人为检测的方法：雷达天线在方位一定范围内扇扫，发射信号一般为窄带信号，操作手通过b式平面显示器观测，并利用摸球提取水柱相对目标的方位和距离偏差。该方法为半自动工时工作，反应时间较长，不适宜射速快的大口径舰炮校射。
5.传统人工水柱偏差检测方法在实际使用中存在以下的缺点：通过人工方式确定水柱回波特征，检测结果的稳定性与精度较差；另外，采用窄带信号进行偏差测量，对同一距离单元内存在多个水柱的情况，由于受雷达距离分辨率的限制，水柱回波为多个水柱的合成波，无法区分，即输出的偏差为合成波偏差，准确性受到较大影响。未来难以适应海战场环境的作战任务的多样性和环境的多变性。
6.传统人工压点的检测方法受人为因素影响大，水柱测量精度不易保证；同时对于常规采用固定窄带单脉冲顺序扫描的方法，由于水柱目标瞬时出现、变化迅速、持续时间短暂，受最小可分辨单元的限制，检测得到的结果稳定性与精度较差，也使得测偏准确性大幅度下降。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提出了一种宽带自动水柱测偏方法，包括以下步骤：
8.对目标进行跟踪的同时，在目标跟踪波门的前后限定范围内布置限定多个水柱检测波门；
9.采用宽带信号和同时多波束技术对水柱进行扫描，形成包含多个水柱信息的高分辨率二维图像，得到多个水柱落点位置和时间；
10.对比得到的多个水柱落点位置和目标中心的位置，获得两者之间的偏差结果。
11.进一步地，根据水柱落点位置和目标的位置得到的偏差结果以及水柱出现的时间顺序，编制多目标批次，完成多目标时序控制以及参数处理。
12.进一步地，当水柱的信噪比低于门限设定值或水柱持续时间超过相应设定值时，则撤销对其跟踪。
13.进一步地，所述偏差结果的具体计算方法为：对比各个水柱的落点位置与目标中心位置之间的偏差值取加权平均，得到最终的偏差结果。
14.进一步地，目标跟踪波门前后限定范围具体为以目标为中心，距离偏差为-1km～1km、方位偏差为-3
°
～+3
°
的区域。
15.还提供了一种宽带自动水柱测偏系统，所述系统包括目标跟踪模块和信号处理模块，所述目标跟踪模块根据接收的指示对目标和水柱进行跟踪，并得到水柱和目标之间的偏差结果，将结果发送给信号处理模块；系统的信号处理模块根据偏差结果以及水柱出现的时间顺序，编制多目标批次，完成多目标时序控制以及参数处理；所述系统基于上述任一方法实现。
16.还提供了一种宽带自动水柱测偏设备，包括：
17.存储器，用于存储计算机程序；
18.处理器，用于执行计算机程序时实现上述任一项所述的宽带自动水柱测偏方法的步骤。
19.还提供了一种计算机介质，所述计算机介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行是实现上述任一项所述的宽带自动水柱测偏方法的步骤。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.(1)本发明的发明与现有窄带单脉冲顺序扫描相比，对各种位置、形态水柱可实现高效成像，增强水柱测量精度，实时输出弹着水柱相对目标(舰船)的方位和距离偏差等瞬时测量信息。
22.(2)本发明的系统降低了人工干预误差，并且具有检测速度快、弹着水柱落点测量精度高等特点；采用宽带信号代替窄带脉冲，可获得多个水柱落点高分辨距离像，精准定位中心水柱落点范围；同时方位维采用同时多波束体制取代顺序扫描，实现对水柱的“快速”测量，进一步凸显水柱特征，可完成对海射击水柱精准校射。
23.(3)本发明方法的使用对提高舰炮对海校射精度，增强舰炮武器系统的作战效能具有重要意义。
附图说明
24.图1是本发明实施例一的流程图。
25.图2是本发明实施例一的窄带信号时水柱落点成像图。
26.图3是本发明实施例一的宽带信号时水柱落点成像图。
27.图4是本发明实施例一的水柱落点分布示意图。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明的宽带自动水柱测偏方法的具体实施方式做详细说明。
29.实施例一
30.本实施例采用自动水柱测偏技术，在无操作人员干预条件下独立完成对水柱目标的检测。
31.本实施例采用宽带多波束体制，针对不同水柱落点位置以及形态实现准确、快速测量。采用宽带信号可获得较高的距离分辨率，对存在多个水柱的具体情况，可定位到水柱
落点分布情况，选取水限定范围内的各个水柱偏差得到统计偏差值，准确锁定弹着点位置。在方位上采用密集多波束技术，宽带信号和多波束两种技术的叠加可形成高分辨率二维图像。根据中心水柱的具体位置及形态可准确把握态势，迅速调整二次发射状态，实现目标精准打击。
32.如图1所示，本实施例所述的宽带自动水柱测偏方法，具体包括以下步骤：
33.步骤一：“水柱校射”功能需求输入。对海工作模式下，主炮方用户根据武器系统需求以及实际作战对象、作战目标，选择“水柱校射”功能。
34.步骤二：设置水柱检测波门。系统的目标跟踪模块收到“水柱测量”指示后，在跟踪目标的同时，在目标跟踪波门前后限定范围内，各布置一定数量的水柱检测波门。本实施例中的目标跟踪波门前后限定范围具体为以目标为中心，距离偏差-1km～1km、方位偏差-3
°
～+3
°
的区域。
35.步骤三：跟踪可疑水柱。采用宽带信号和同时多波束技术可以对水柱进行扫描，形成高分辨率二维图像，精细化凸显水柱特征，实现对可疑水柱的合理分析判断通过。所述步骤三中采用宽带信号可以得到多个水柱落点位置。受风速、风向等条件的影响，水柱并非静态不动的，有可能在方位或者距离上发生位移，从而引起落点测量偏差，如果将水柱偏差数据悉数输出，则可能影响指挥员的判断。
36.图2和图3为分别采用10mhz和1ghz的带宽对同一批水柱目标进行检测得到的二维图像，很明显采用窄带信号(10mhz)时，多个水柱目标无法区分具体位置以及分布，只能视作单一水柱目标处理。而图3采用了宽带信号以后，可以清晰分辨各个水柱落点的具体位置以及分布。
37.步骤四：获得偏差结果。
38.多个水柱中心与目标中心中心之间均存在的偏差值，如果将水柱偏差数据悉数输出，则可能影响指挥员的判断。为了保证雷达输出的偏差数据与弹丸真实落点数据相匹配，确立将雷达测量稳定后限定范围内水柱偏差数据统计平均值作为输出原则，即根据步骤三得到的高分辨二维像定位弹着水柱落点位置，输出各个水柱中心相对目标中心的方位距离偏差，送至系统的信号处理模块。具体地，根据水柱落点分布以及密集程度选取中心落点范围，如图4所示，对限定范围内的各个水柱落点与目标中心位置的偏差值r1,r2,
…rn
取加权平均，得到最终的偏差结果依据偏差结果做炮口位置修正，其中，r1,r2,
…rn
分别为第一个水柱落点位置、第一个水柱落点位置
…
第n个水柱落点位置与目标中心位置之间的偏差值。
39.步骤五：偏差修正。系统的信号处理模块根据目标中心与水柱中心的方位距离偏差，以及水柱出现的时间顺序，编制多目标批次，完成多目标时序控制以及参数处理。
40.步骤六：撤销跟踪。当水柱的信噪比低于门限设定值或水柱持续时间超过相应设定值时，则撤销对其跟踪。
41.实施例二
42.本实施例提供了一种宽带自动水柱测偏系统，所述系统基于实施例一的方法实现。
43.所述系统包括目标跟踪模块和信号处理模块，所述目标跟踪模块根据接收的指示对目标和水柱进行跟踪，并得到水柱和目标之间的偏差结果，将结果发送给信号处理模块；
系统的信号处理模块根据偏差结果以及水柱出现的时间顺序，编制多目标批次，完成多目标时序控制以及参数处理。
44.实施例三
45.本实施例提供了一种宽带自动水柱测偏设备，包括：
46.存储器，用于存储计算机程序；
47.处理器，用于执行计算机程序时实现实施例一所述的宽带自动水柱测偏方法的步骤。
48.实施例四
49.本实施例提供了一种计算机介质，计算机介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行是实现如上实施例一所描述的宽带自动水柱测偏方法的步骤。
50.本发明的发明与现有窄带单脉冲顺序扫描相比，对各种位置、形态水柱可实现高效成像，增强水柱测量精度，实时输出弹着水柱相对目标(舰船)的方位和距离偏差等瞬时测量信息。
51.本发明的系统降低了人工干预误差，并且具有检测速度快、弹着水柱落点测量精度高等特点。采用宽带信号代替窄带脉冲，可获得多个水柱落点高分辨距离像，精准定位中心水柱落点范围。同时方位维采用同时多波束体制取代顺序扫描，实现对水柱的“快速”测量，进一步凸显水柱特征，可完成对海射击水柱精准校射。
52.本发明方法的使用对提高舰炮对海校射精度，增强舰炮武器系统的作战效能具有重要意义。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。