一種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其探測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法，其包括航海雷達(dá)、雷達(dá)信號(hào)接口和目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))，航海雷達(dá)發(fā)射微波探測(cè)脈沖壓縮并接收來(lái)自監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的探測(cè)回波；雷達(dá)信號(hào)接口實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)的型式轉(zhuǎn)換、數(shù)字采集和USB數(shù)字傳輸；目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器通過(guò)USB口接收并處理雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)地面移動(dòng)目標(biāo)；所述方法包括雷達(dá)信號(hào)數(shù)字采集數(shù)據(jù)的幀格式化、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖、差分圖、移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、空間屏蔽圖和移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警。本發(fā)明利用通用航海雷達(dá)以及相應(yīng)的信號(hào)接收處理方法，構(gòu)成適合各和陸域安全監(jiān)測(cè)用途的地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法能夠使航海雷達(dá)適合陸域回波環(huán)境，提高航海雷達(dá)陸域應(yīng)用的安全效能。
【專利說(shuō)明】ー種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其探測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航海雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】和安全監(jiān)控領(lǐng)域，特別是ー種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陸域環(huán)境目標(biāo)監(jiān)測(cè)目前已有多種傳感器技術(shù)手段，包括可見(jiàn)光、紅外、超聲等，但都有其局限性，特別是在惡劣氣象條件下，探測(cè)性能和可靠性受到限制。作為微波傳感器的雷達(dá)，具有光學(xué)等傳感器不可替代的探測(cè)特性。考慮到適合陸域監(jiān)測(cè)的某些專用雷達(dá)，設(shè)備復(fù)雜，使用維護(hù)成本高昂，本發(fā)明采用通用的經(jīng)濟(jì)型民用航海雷達(dá)。航海雷達(dá)是船舶航行安全的基本保障手段，一直在航海領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。作為通用的民用船載設(shè)備，航海雷達(dá)技術(shù)發(fā)展迅速，設(shè)備經(jīng)濟(jì)可靠，使用維護(hù)便利。本發(fā)明采用特定的信號(hào)處理技術(shù)使航海雷達(dá)適用于陸域移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)。
[0003]航海雷達(dá)的應(yīng)用性能與工作狀態(tài)參數(shù)的設(shè)置有夫，應(yīng)根據(jù)陸域環(huán)境特點(diǎn)自動(dòng)控制雷達(dá)工作狀態(tài)，特別是雷達(dá)工作的脈沖壓縮寬度和脈沖壓縮重復(fù)頻率等。目前通用的航海雷達(dá)大都采用磁控管工作方式，不便使用多普勒目標(biāo)回波信息，而全固態(tài)可利用目標(biāo)多普勒特性的航海雷達(dá)目前還很少見(jiàn)也很昂貴，因此本發(fā)明依靠特定的信號(hào)處理方式，在高強(qiáng)度的地回波環(huán)境下，更充分地利用目標(biāo)回波的幅度信息，彌補(bǔ)缺少多普勒信息的局限性，構(gòu)造經(jīng)濟(jì)便利的陸域移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是要提出一種基于航海雷達(dá)的面向陸域環(huán)境移動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)方法，以使航海雷達(dá)適合陸域回波環(huán)境，提高航海雷達(dá)陸域應(yīng)用的安全效能。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:ー種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括航海雷達(dá)、雷達(dá)信號(hào)接口和目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))，所述的航海雷達(dá)通過(guò)信號(hào)電纜與雷達(dá)信號(hào)接口和目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))連接，所述的雷達(dá)信號(hào)接ロ通過(guò)USB ロ與目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))連接。
[0006]本發(fā)明所述的航海雷達(dá)具有信號(hào)輸出接口和操作控制信號(hào)接ロ，用于將探測(cè)到的信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜發(fā)送給雷達(dá)信號(hào)接ロ，并接收目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))發(fā)送的雷達(dá)狀態(tài)控制信號(hào)；所述雷達(dá)信號(hào)接ロ，具有信號(hào)型式轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集可編程控制電路FPGA和USB數(shù)據(jù)傳輸接ロ，用于接收來(lái)自航海雷達(dá)的探測(cè)信號(hào)，并處理該探測(cè)信號(hào)，然后將處理后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))；所述的目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))，具有地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊，用于接收雷達(dá)信號(hào)接ロ處理后的數(shù)據(jù)，并向航海雷達(dá)和雷達(dá)信號(hào)接ロ發(fā)送工作狀態(tài)設(shè)置指令或控制信號(hào)。
[0007]本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述的航海雷達(dá)根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)，改變發(fā)射脈沖壓縮寬度和脈沖壓縮重復(fù)頻率，使雷達(dá)工作在與環(huán)境特性匹配的最佳工作狀態(tài)；所述的雷達(dá)信號(hào)接ロ接收來(lái)自航海雷達(dá)的探測(cè)信號(hào)并轉(zhuǎn)換信號(hào)型式，然后發(fā)送給目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))，并根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊發(fā)出的指令，設(shè)置信號(hào)接收帶寬、數(shù)字采樣率和USB傳輸狀態(tài)；所述的目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊，還用于基于雷達(dá)回波處理對(duì)地面背景與移動(dòng)目標(biāo)回波特性進(jìn)行分析、計(jì)算回波參數(shù)、采用基于動(dòng)態(tài)相關(guān)的濾波器實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)處理、根據(jù)回波特性計(jì)算建立響應(yīng)環(huán)境變化的航海雷達(dá)和雷達(dá)信號(hào)接口的工作狀態(tài)設(shè)置指令和控制信號(hào)。
[0008]本發(fā)明所述的雷達(dá)信號(hào)接口接收來(lái)自航海雷達(dá)的探測(cè)信號(hào)可以是低分辨率雷達(dá)天線方位信號(hào)。
[0009]本發(fā)明所述的目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊包括:濾波模塊，用于對(duì)來(lái)自雷達(dá)信號(hào)接口的USB塊流數(shù)據(jù)通過(guò)平滑濾波器進(jìn)行相關(guān)處理，其中，平滑濾波器的參數(shù)由雷達(dá)的距離和方位分辨性能自動(dòng)計(jì)算得出；格式化模塊，用于通過(guò)基于抽取/插值濾波的分辨率轉(zhuǎn)換，自動(dòng)將不同脈沖壓縮重復(fù)頻率下的雷達(dá)探測(cè)回波格式化為標(biāo)準(zhǔn)的高分辨率雷達(dá)幀圖，形成規(guī)格化的雷達(dá)方位-距離幀格式數(shù)據(jù)；動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)模塊，用于發(fā)能過(guò)多掃描相關(guān)建立有關(guān)雷達(dá)背景環(huán)境的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖，以給出關(guān)于背景環(huán)境回波強(qiáng)度分布特性的實(shí)時(shí)濾波估計(jì)；時(shí)間設(shè)定模塊，用于根據(jù)背景環(huán)境和目標(biāo)的動(dòng)態(tài)特性自動(dòng)分區(qū)域調(diào)整多掃描相關(guān)時(shí)間的設(shè)置；差分模塊，用于將雷達(dá)回波幀圖與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖進(jìn)行差分濾波處理，建立包含有移動(dòng)目標(biāo)回波分布的差分圖，并根據(jù)不同區(qū)域相鄰幀的時(shí)間相關(guān)性的估訃，自動(dòng)調(diào)整差分階次的設(shè)置；檢測(cè)模塊，用于根據(jù)差分圖獲取的移動(dòng)目標(biāo)回波能量在窗口局域內(nèi)分布的相關(guān)性，對(duì)每一量化單元進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)的門限檢測(cè)，其中局域窗口的大小和形狀，依據(jù)雷達(dá)分辨單元的距離-方位分布特性自動(dòng)調(diào)整；處理模塊，用于根據(jù)二維局域的恒虛警率(CFAR)處理建立自適應(yīng)門限，構(gòu)建空間屏蔽圖，控制回波閃爍等引起的虛警，并利用局域多速率濾波器，分析計(jì)算局域內(nèi)的時(shí)空相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而建立自適應(yīng)檢測(cè)門限；報(bào)警模塊，用于以參考點(diǎn)為中心設(shè)置圓形或任意多邊形警戒區(qū)，對(duì)進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)目標(biāo)發(fā)出聲像報(bào)警，并報(bào)告進(jìn)入目標(biāo)的位置、速度和目標(biāo)類型等數(shù)據(jù)，其中，目標(biāo)類型根據(jù)回波能量分布特性進(jìn)行計(jì)算估計(jì)。
[0010]本發(fā)明的第二方面還涉及一種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟:
[0011]A、雷達(dá)信號(hào)型式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集:雷達(dá)信號(hào)接口的信號(hào)型式轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)采集FPGA可編程控制電路，利用鎖相環(huán)把從航海雷達(dá)接收到的低分辨率雷達(dá)天線方位信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)高分辨率的方位同步數(shù)據(jù)，并將天線方位狀態(tài)、方位同步數(shù)據(jù)和雷達(dá)回波數(shù)字化采集數(shù)據(jù)合并為統(tǒng)一的USB數(shù)據(jù)流，以流塊方式傳送目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))；
[0012]B、雷達(dá)回波數(shù)據(jù)幀格式化:首先由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的濾波模塊對(duì)來(lái)自雷達(dá)信號(hào)接口的USB塊流數(shù)據(jù)通過(guò)平滑濾波器進(jìn)行相關(guān)處理，平滑濾波器的參數(shù)由雷達(dá)的距離和方位分辨性能自動(dòng)計(jì)算得出；然后由格式化模塊通過(guò)基于抽取/插值濾波的分辨率轉(zhuǎn)換，自動(dòng)將不同脈沖壓縮重復(fù)頻率下的雷達(dá)探測(cè)回波格式化為標(biāo)準(zhǔn)的高分辨率雷達(dá)幀圖，形成規(guī)格化的雷達(dá)方位-距離幀格式數(shù)據(jù)；
[0013]C、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖:其次由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)模塊，通過(guò)多掃描相關(guān)建立有關(guān)雷達(dá)背景環(huán)境的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖，以給出關(guān)于背景環(huán)境回波強(qiáng)度分布特性的實(shí)時(shí)濾波估計(jì)；根據(jù)背景環(huán)境和目標(biāo)的動(dòng)態(tài)特性，由時(shí)間設(shè)定模塊自動(dòng)分區(qū)域調(diào)整多掃描相關(guān)時(shí)間的設(shè)置；
[0014]D、差分圖:由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的差分模塊，將雷達(dá)回波幀圖與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖進(jìn)行差分濾波處理，建立包含和移動(dòng)目標(biāo)回波分布的差分圖，并根據(jù)不同區(qū)域相鄰幀的時(shí)間相關(guān)性的估計(jì)，自動(dòng)調(diào)整差分階次的設(shè)置:
[0015]E、移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè):由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的檢測(cè)模塊，根據(jù)差分圖獲取的移動(dòng)目標(biāo)回波能量在窗口局域內(nèi)分布的相關(guān)性，對(duì)每一量化單元進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)的門限檢測(cè)，其中局域窗口的大小和形狀，依據(jù)雷達(dá)分辨單元的距離-方位分布特性自動(dòng)調(diào)整；
[0016]F、空間屏蔽圖:由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的處理模塊，根據(jù)二維局域的恒虛警率(CFAR)處理建立自適應(yīng)門限，構(gòu)建空間屏蔽圖，控制回波閃爍等引起的虛警；并利用局域多速率濾波器，分析計(jì)算局域內(nèi)的時(shí)空相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而建立自適應(yīng)檢測(cè)門限；
[0017]G、移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警:最后由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的報(bào)警模塊，以參考點(diǎn)為中心設(shè)置圓形或任意多邊形警戒區(qū)，對(duì)進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)目標(biāo)發(fā)出聲像報(bào)警，并報(bào)告進(jìn)入目標(biāo)的位置、速度和目標(biāo)類型等數(shù)據(jù)，其中，目標(biāo)類型根據(jù)回波能量分布特性進(jìn)行計(jì)算估計(jì)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]1、陸域移動(dòng)目標(biāo)通常都比較小，通常不借助多普勒信息，就很容易淹沒(méi)在環(huán)境回波中，本發(fā)明基于動(dòng)態(tài)多掃描相關(guān)處理建立地面背景回波的分布特性估計(jì)；基于雷達(dá)圖像與移動(dòng)目標(biāo)的多掃描局域時(shí)空多階差分，提取移動(dòng)目標(biāo)的回波分布特性；基于時(shí)空局域多速率濾波建立自適應(yīng)門限，構(gòu)建控制虛警率的時(shí)空屏蔽處理。本發(fā)明利用上述特定的信號(hào)處理技術(shù)，在高強(qiáng)度的地回波環(huán)境下，更充分地利用目標(biāo)回波的幅度信息，在不借助多普勒信息的情況下，提高地面移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)能力。
[0020]2、航海雷達(dá)是一種通用船載雷達(dá)，適合于工作在海面環(huán)境下，陸域環(huán)境的不同之處在于高強(qiáng)度的地面環(huán)境回波。而目前通用的航海雷達(dá)大都采用磁控管工作方式，不便使用多普勒目標(biāo)回波信息，因此本發(fā)明采用特定的信號(hào)處理方式，使通用船載的航海雷達(dá)可以用于監(jiān)測(cè)陸域移動(dòng)目標(biāo)。
[0021]3、作為微波傳感器的雷達(dá)，具有光學(xué)等傳感器不可替代的探測(cè)特性。適合陸域監(jiān)測(cè)的某些專用雷達(dá)，設(shè)備復(fù)雜，使用維護(hù)成本高昂。在航運(yùn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的航海雷達(dá)，設(shè)備經(jīng)濟(jì)可靠，使用維護(hù)便利。本發(fā)明的信號(hào)處理技術(shù)，使航海雷達(dá)適用于陸域移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)，使其經(jīng)濟(jì)性和安全效能得以推廣應(yīng)用，可構(gòu)建基于通用航海雷達(dá)的各種全天候高性能經(jīng)濟(jì)適用的陸域安全監(jiān)視系統(tǒng)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。
[0023]圖2是航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)方法的電路和程序框圖。[0024]圖中:1、航海雷達(dá)，2、雷達(dá)信號(hào)接ロ，3、目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)ー步描述。
[0026]如圖1所示，本實(shí)施例所述的航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括航海雷達(dá)(I)、雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)和目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)，所述的航海雷達(dá)(I)通過(guò)信號(hào)電纜與雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)和目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)連接，所述的雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)通過(guò)USB ロ與目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)連接。所述航海雷達(dá)(1)，具有信號(hào)輸出接口和操作控制信號(hào)接ロ，用于將探測(cè)到的信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜發(fā)送給雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)，并接收目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)發(fā)送的雷達(dá)狀態(tài)控制信號(hào)。所述雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)，具有信號(hào)型式轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集可編程控制電路FPGA和USB數(shù)據(jù)傳輸接ロ，用于接收來(lái)自航海雷達(dá)(I)的探測(cè)信號(hào)，并處理該探測(cè)信號(hào)，然后將處理后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)。所述的目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)，具有地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊，用于接收雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)處理后的數(shù)據(jù)，井向航海雷達(dá)(I)和雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)發(fā)送工作狀態(tài)設(shè)置指令或控制信號(hào)。
[0027]該系統(tǒng)中所述的航海雷達(dá)⑴根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)，改變發(fā)射脈沖壓縮寬度和脈沖壓縮重復(fù)頻率，使雷達(dá)工作在與環(huán)境特性匹配的最佳工作狀態(tài)。所述的雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)接收來(lái)自航海雷達(dá)(I)的探測(cè)信號(hào)并轉(zhuǎn)換信號(hào)型式，然后發(fā)送給目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)，并根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊發(fā)出的指令，設(shè)置信號(hào)接收帶寬、數(shù)字采樣率和USB傳輸狀態(tài)。所述的目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊，還用于基于雷達(dá)回波處理對(duì)地面背景與移動(dòng)目標(biāo)回波特性進(jìn)行分析、計(jì)算回波參數(shù)、采用基于動(dòng)態(tài)相關(guān)的濾波器實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)處理、根據(jù)回波特性計(jì)算建立響應(yīng)環(huán)境變化的航海雷達(dá)(I)和雷達(dá)信號(hào)接ロ(2的工作狀態(tài)設(shè)置指令和控制信號(hào)。其中所述的雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)接收來(lái)自航海雷達(dá)
(I)的探測(cè)信號(hào)可以是低分辨率雷達(dá)天線方位信號(hào)。
[0028]該系統(tǒng)中的目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊包括:濾波模塊，用于對(duì)來(lái)自雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)的USB塊流數(shù)據(jù)通過(guò)平滑濾波器進(jìn)行相關(guān)處理，其中，平滑濾波器的參數(shù)由雷達(dá)的距離和方位分辨性能自動(dòng)計(jì)算得出；格式化控塊，用于通過(guò)基于抽取/插值濾波的分辨率轉(zhuǎn)換，自動(dòng)將不同脈沖壓縮重復(fù)頻率下的雷達(dá)探測(cè)回波格式化為標(biāo)準(zhǔn)的高分辨率雷達(dá)幀圖，形成規(guī)格化的雷達(dá)方位-距離幀格式數(shù)據(jù)；動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)模塊，用于發(fā)通過(guò)多掃描相關(guān)建立有關(guān)雷達(dá)背景環(huán)境的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖，以給出關(guān)于背景環(huán)境回波強(qiáng)度分布特性的實(shí)時(shí)濾波估計(jì)；時(shí)間設(shè)定模塊，用于根據(jù)背景環(huán)境和目標(biāo)的動(dòng)態(tài)特性，自動(dòng)分區(qū)域調(diào)整多掃描相關(guān)時(shí)間的設(shè)置；差分模塊，用于將雷達(dá)回波幀圖與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖進(jìn)行差分濾波處理，建立包含有移動(dòng)目標(biāo)回波分布的差分圖，井根據(jù)不同區(qū)域相鄰幀的時(shí)間相關(guān)性的估計(jì)，自動(dòng)調(diào)整差分階次的設(shè)置；檢測(cè)模塊，用于根據(jù)差分圖獲取的移動(dòng)目標(biāo)回波能量在窗ロ局域內(nèi)分布的相關(guān)性，對(duì)每ー量化單元進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)的門限檢測(cè)，其中局域窗ロ的大小和形狀，依據(jù)雷達(dá)分辨單元的距離-方位分布特性自動(dòng)調(diào)整；處理模塊，用于根據(jù)エ維局域的恒虛警率(CFAR)處理建立自適應(yīng)門限，構(gòu)建空間屏蔽圖，控制回波閃爍等引起的虛警，并利用局域多速率濾波器，分析計(jì)算局域內(nèi)的時(shí)空相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而建立自適應(yīng)檢測(cè)門限；報(bào)警模塊，用于以參考點(diǎn)為中心設(shè)置圓形或任意多邊形警戒區(qū)，對(duì)進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)目標(biāo)發(fā)出聲像報(bào)警，并報(bào)告進(jìn)入目標(biāo)的位置、速度和目標(biāo)類型等數(shù)據(jù)，其中，目標(biāo)類型根據(jù)回波能量分布特性進(jìn)行計(jì)算估計(jì)。
[0029]如圖2所示，ー種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟:
[0030]A、雷達(dá)信號(hào)型式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集:雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)的信號(hào)型式轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)采集FPGA可編程控制電路，利用鎖相環(huán)把從航海雷達(dá)(I)接收到的低分辨率雷達(dá)天線方位信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)高分辨率的方位同步數(shù)據(jù)，并將天線方位狀態(tài)、方位同步數(shù)據(jù)和雷達(dá)回波數(shù)字化采集數(shù)據(jù)合并為統(tǒng)ー的USB數(shù)據(jù)流，以流塊方式傳送目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))
(3)；
[0031]B、雷達(dá)回波數(shù)據(jù)幀格式化:首先由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的濾波模塊對(duì)來(lái)自雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)的USB塊流數(shù)據(jù)通過(guò)平滑濾波器進(jìn)行相關(guān)處理，平滑濾波器的參數(shù)由雷達(dá)的距離和方位分辨性能自動(dòng)計(jì)算得出；然后由格式化模塊通過(guò)基于抽取/插值濾波的分辨率轉(zhuǎn)換，自動(dòng)將不同脈沖壓縮重復(fù)頻率下的雷達(dá)探測(cè)回波格式化為標(biāo)準(zhǔn)的高分辨率雷達(dá)幀圖，形成規(guī)格化的雷達(dá)方位-距離幀格式數(shù)據(jù)；
[0032]C、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖:其次由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)的測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)模塊，通過(guò)多掃描相關(guān)建立有關(guān)雷達(dá)背景環(huán)境的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖，以給出關(guān)于背景環(huán)境回波強(qiáng)度分布特性的實(shí)時(shí)濾波估計(jì)；根據(jù)背景環(huán)境和目標(biāo)的動(dòng)態(tài)特性，由時(shí)間設(shè)定模塊自動(dòng)分區(qū)域調(diào)整多掃描相關(guān)時(shí)間的設(shè)置；
[0033]D、差分圖:由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))⑶的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的差分模塊，將雷達(dá)回波幀圖與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖進(jìn)行差分濾波處理，建立包含有移動(dòng)目標(biāo)回波分布的差分圖，井根據(jù)不同區(qū)域相鄰幀的時(shí)間相關(guān)性的估計(jì)，自動(dòng)調(diào)整差分階次的設(shè)置；
[0034]E、移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè):由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的檢測(cè)模塊，根據(jù)差分圖獲取的移動(dòng)目標(biāo)回波能量在窗ロ局域內(nèi)分布的相關(guān)性，對(duì)每ー量化單元進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)的門限檢測(cè)，其中局域窗ロ的大小和形狀，依據(jù)雷達(dá)分辨單元的距離-方位分布特性自動(dòng)調(diào)整；
[0035]F、空間屏蔽圖:由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))⑶的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系充控制模塊的處理模塊，根據(jù)ニ維局域的恒虛警率(CFAR)處理建立自適應(yīng)門限，構(gòu)建空間屏蔽圖，控制回波閃爍等引起的虛警；并利用局域多速率濾波器，分析計(jì)算局域內(nèi)的時(shí)空相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而建立自適應(yīng)檢測(cè)門限；
[0036]G、移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警:最后由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的報(bào)警模塊，以參考點(diǎn)為中心設(shè)置圓形或任意多邊形警戒區(qū)，對(duì)進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)目標(biāo)發(fā)出聲像報(bào)警，并報(bào)告進(jìn)入目標(biāo)的位置、速度和目標(biāo)類型等數(shù)據(jù)，其中，目標(biāo)類型根據(jù)回波能量分布特性進(jìn)行計(jì)算估計(jì)。
[0037]在本發(fā)明中航海雷達(dá)采用的是通用船載雷達(dá)，適合于工作在海面環(huán)境下，陸域環(huán)境的不同之處在于高強(qiáng)度的地面環(huán)境回波。而目前通用的航海雷達(dá)大都采用磁控管工作方式，不便使用多普勒目標(biāo)回波信息，因此本發(fā)明采用特定的信號(hào)處理方式，使通用船載的航海雷達(dá)可以用于監(jiān)測(cè)陸域移動(dòng)目標(biāo)。
[0038] 對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，具體實(shí)施例只是結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括航海雷達(dá)(I)、雷達(dá)信號(hào)接口(2)和目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)，所述的航海雷達(dá)(I)通過(guò)信號(hào)電纜與雷達(dá)信號(hào)接口(2)和信標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)連接，所述的雷達(dá)信號(hào)接口(2)通過(guò)USB 口與目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述航海雷達(dá)(1)，具有信號(hào)輸出接口和操作控制信號(hào)接口，用于將探測(cè)到的信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜發(fā)送給雷達(dá)信號(hào)接口(2)，并接收目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)發(fā)送的雷達(dá)狀態(tài)控制信號(hào)； 所述雷達(dá)信號(hào)接口(2)，具有信號(hào)型式轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集可編程控制電路FPGA和USB數(shù)據(jù)傳輸接口，用于接收來(lái)自航海雷達(dá)(I)的探測(cè)信號(hào)，并處理該探測(cè)信號(hào)，然后將處理后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)； 所述的目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)，具有地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊，用于接收雷達(dá)信號(hào)接口(2)處理后的數(shù)據(jù)，并向航海雷達(dá)(I)和雷達(dá)信號(hào)接口(2)發(fā)送工作狀態(tài)設(shè)置指令或控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述的航海雷達(dá)(I)根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)，改變發(fā)射脈沖壓縮寬度和脈沖壓縮重復(fù)頻率，使雷達(dá)工作在與環(huán)境特性匹配的最佳工作狀態(tài)； 所述的雷達(dá)信號(hào)接口(2)接收來(lái)自航海雷達(dá)(I)的探測(cè)信號(hào)并轉(zhuǎn)換信號(hào)型式，然后發(fā)送給目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)，并根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊發(fā)出的指令，設(shè)置信號(hào)接收帶寬、數(shù)字采樣率和USB傳輸狀態(tài)； 所述的目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊，還用于基于雷達(dá)回波處理對(duì)地面背景與移動(dòng)目標(biāo)回波特性進(jìn)行分析、計(jì)算回波參數(shù)、采用基于動(dòng)態(tài)相關(guān)的濾波器實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)處理、根據(jù)回波特性計(jì)算建立響應(yīng)環(huán)境變化的航海雷達(dá)(I)和雷達(dá)信號(hào)接口(2)的工作狀態(tài)設(shè)置指令和控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述的雷達(dá)信號(hào)接口(2)接收來(lái)自航海雷達(dá)(I)的控測(cè)信號(hào)可以是低分辨率雷達(dá)天線方位信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊包括: 濾波模塊，用于對(duì)來(lái)自雷達(dá)信號(hào)接口(2)的USB塊流數(shù)據(jù)通過(guò)平滑濾波器進(jìn)行相關(guān)處理，其中，平滑濾波器的參數(shù)由雷達(dá)的距離和方位分辨性能自動(dòng)計(jì)算得出； 格式化模塊，用于通過(guò)基于抽取/插值濾波的分辨率轉(zhuǎn)換，自動(dòng)將不同脈沖壓縮重復(fù)頻率下的雷達(dá)探測(cè)回波格式化為標(biāo)準(zhǔn)的高分辨率雷達(dá)幀圖，形成規(guī)格化的雷達(dá)方位-距離幀格式數(shù)據(jù)； 動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)模塊，用于發(fā)通過(guò)多掃描相關(guān)建立有關(guān)雷達(dá)背景環(huán)境的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖，以給出關(guān)于背景環(huán)境回波強(qiáng)度分布特性的實(shí)時(shí)濾波估計(jì)；根據(jù)背景環(huán)境和目標(biāo)的動(dòng)態(tài)特性； 時(shí)間設(shè)定模塊，用于自動(dòng)分區(qū)域調(diào)整多掃描相關(guān)時(shí)間的設(shè)置； 差分模塊，用于將雷達(dá)回波幀圖與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖進(jìn)行差分濾波處理，建立包含有移動(dòng)目標(biāo)回波分布的差分圖，并根據(jù)不同區(qū)域相鄰幀的時(shí)間相關(guān)性的估計(jì)，自動(dòng)調(diào)整差分階次的設(shè)置；檢測(cè)模塊，用于根據(jù)差分圖獲取的移動(dòng)目標(biāo)回波能量在窗ロ局域內(nèi)分布的相關(guān)性，對(duì)每ー量化單元進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)的門限檢測(cè)，其中局域窗ロ的大小和形狀，依據(jù)雷達(dá)分辨單元的重離方位分布特性自動(dòng)調(diào)整； 處理模塊，用于根據(jù)二維局域的恒虛警率(CFAR)處理建立自適應(yīng)門限，構(gòu)建空間屏蔽圖，控制回波閃爍等引起的虛警；并利用局域多速率濾波器，分析計(jì)算局域內(nèi)的時(shí)空相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而建立自適應(yīng)檢測(cè)門限； 報(bào)警模塊，用于以參考點(diǎn)為中心設(shè)置圓形或任意多邊形警戒區(qū)，對(duì)進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)目標(biāo)發(fā)出聲像報(bào)警，并報(bào)告進(jìn)入目標(biāo)的位置、速度和目標(biāo)類型等數(shù)據(jù)；其中，目標(biāo)類型根據(jù)回波能量分布特性進(jìn)行計(jì)算估計(jì)。
6.ー種航海雷達(dá)地面移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:包括以下步驟: A、雷達(dá)信號(hào)型式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集:雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)的信號(hào)型式轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)采集FPGA可編程控制電路，利用鎖相環(huán)把從航海雷達(dá)(I)接收到的低分辨率雷達(dá)天線方位信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)高分辨率的方位同步數(shù)據(jù)，并將天線方位狀態(tài)、方位同步數(shù)據(jù)和雷達(dá)回波數(shù)字化采集數(shù)據(jù)合并為統(tǒng)ー的USB數(shù)據(jù)流，以流塊方式傳送目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3); B、雷達(dá)回波數(shù)據(jù)幀 格式化:首先由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的濾波模塊對(duì)來(lái)自雷達(dá)信號(hào)接ロ(2)的USB塊流數(shù)據(jù)通過(guò)滑濾波器進(jìn)行相關(guān)處理，平滑濾波器的參數(shù)由雷達(dá)的距離和方位分辨性能自動(dòng)計(jì)算得出；然后由格式化模塊通過(guò)基于抽取/插值濾波的分辨率轉(zhuǎn)換，自動(dòng)將不同脈沖壓縮重復(fù)頻率下的雷達(dá)探測(cè)回波格式化為標(biāo)準(zhǔn)的高分辨率雷達(dá)幀圖，形成規(guī)格化的雷達(dá)方位-距離幀格式數(shù)據(jù)； C、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖:其次由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)模塊，通過(guò)多掃描相關(guān)建立有關(guān)雷達(dá)背景環(huán)境的動(dòng)態(tài)基性圖，以給出關(guān)于背景環(huán)境回波強(qiáng)度分布特性的實(shí)時(shí)濾波估計(jì)；根據(jù)背景環(huán)境和目標(biāo)的動(dòng)態(tài)特性，由時(shí)間設(shè)定模塊自動(dòng)分區(qū)域調(diào)整多掃描相關(guān)時(shí)間的設(shè)置； D、差分圖:由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的差分模塊，將雷達(dá)回波幀圖與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)圖進(jìn)行差分濾波處理，建立包含有移動(dòng)目標(biāo)回波分布的差分圖，井根據(jù)不同區(qū)域相鄰幀的時(shí)間相關(guān)性的估計(jì)，自動(dòng)調(diào)整差分階次的設(shè)置； E、移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè):由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的檢測(cè)模塊，根據(jù)差分圖獲取的移動(dòng)目標(biāo)回波能量在窗ロ局域內(nèi)分布的相關(guān)性。對(duì)每ー量化單元進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)的門限檢測(cè)，其中局域窗ロ的大小和形狀，依據(jù)雷達(dá)分辨単元的距離-方位分布特性自動(dòng)調(diào)整； F、空間屏蔽圖:由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的處理模塊，根據(jù)二維局域的恒虛警率(CFAR)處理建立自適應(yīng)門限，構(gòu)建空間屏蔽圖，控制回波閃爍等引起的虛警；并利用局域多速率濾波器，分析計(jì)算局域內(nèi)的時(shí)空相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而建立自適應(yīng)檢測(cè)門限； G、移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警:最后由目標(biāo)監(jiān)測(cè)處理器(計(jì)算機(jī))(3)的地面移動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)監(jiān)測(cè)處理與系統(tǒng)控制模塊的報(bào)警模塊，以參考點(diǎn)為中心設(shè)置圓形或任意多邊形警戒區(qū)，對(duì)進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)目標(biāo)發(fā)出聲像報(bào)警，并報(bào)告進(jìn)入目標(biāo)的位置、速度和目標(biāo)類型等數(shù)據(jù)；其中，目標(biāo)類型根據(jù)回波能量 分布特性進(jìn)行計(jì)算估計(jì)。
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK103529438SQ201310508725
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】齊小峰, 趙明 申請(qǐng)人:陜西晟輝投資有限公司