抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達(dá)信息處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及雷達(dá)空空下視探測(cè)過(guò)程中對(duì)地面風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法。包括以下步驟：(1)獲取雷達(dá)的脈沖發(fā)射頻率，積累脈沖數(shù)，共軛乘積矢量計(jì)算主雜波的多普勒頻率；(2)根據(jù)主雜波的多普勒頻率確定雷達(dá)多普勒譜上主雜波位置；(3)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉旋轉(zhuǎn)角速度，最大旋葉長(zhǎng)度，計(jì)算風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉末端所對(duì)應(yīng)的頻譜濾波器寬度；(4)獲取檢測(cè)點(diǎn)所在的距離門號(hào)，檢測(cè)點(diǎn)的功率，頻譜平均噪聲功率和主雜波展寬半徑，以及根據(jù)判斷的門限系數(shù)，得到單個(gè)距離門上以主雜波為中心，旋葉頻譜展寬為半徑范圍內(nèi)的信號(hào)點(diǎn)功率的二值向量分布；(5)判別與剔除虛警。
【專利說(shuō)明】抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)信息處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及雷達(dá)空空下視探測(cè)過(guò)程中對(duì)地面風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代機(jī)載脈沖多普勒(PD)雷達(dá)對(duì)空下視探測(cè)目標(biāo)時(shí)，主要使用中重頻(MPRF)波形工作模式。該模式采用全相參ro處理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)迎頭/尾隨目標(biāo)的檢測(cè)、跟蹤，還可完成上視/下視全空域的目標(biāo)監(jiān)視，因而被廣泛使用。
[0003]該模式目標(biāo)檢測(cè)在二維“距離-頻率”平面上進(jìn)行，主要利用目標(biāo)與主雜波之間產(chǎn)生的多普勒頻差實(shí)現(xiàn)頻率分離，從而可使用恒虛警技術(shù)在清晰區(qū)完成目標(biāo)檢測(cè)，以最大化提聞檢測(cè)概率。
[0004]傳統(tǒng)恒虛警檢測(cè)方法使用二維滑窗計(jì)算檢測(cè)點(diǎn)周圍背景功率，如通過(guò)單元平均恒虛警(CFAR)檢測(cè)處理方法，比較檢測(cè)點(diǎn)與背景功率的大小關(guān)系來(lái)判定目標(biāo)。在無(wú)地面干擾目標(biāo)的情況下，對(duì)下視/上視探測(cè)狀態(tài)，該方法可以獲得較好的虛警率控制。
[0005]當(dāng)?shù)孛娲嬖诖罅康娘L(fēng)力發(fā)電設(shè)備(尤其在北方、沿海地區(qū))，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備葉片在風(fēng)力的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生與主雜波存在一定頻率差的多普勒頻率，該多普勒頻率與葉片的長(zhǎng)短、旋轉(zhuǎn)速度、照射角度等有關(guān)。在角速度一定的情況下，旋轉(zhuǎn)葉片在不同半徑位置會(huì)產(chǎn)生不同的線速度，在雷達(dá)目標(biāo)回波頻譜上形成連續(xù)條帶式、起伏調(diào)制的回波信號(hào)。一個(gè)地面風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，一般都擁有幾十、上百個(gè)獨(dú)立的風(fēng)力發(fā)電塔，而每一個(gè)獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電塔的葉片，在風(fēng)力作用下旋轉(zhuǎn)，都有可能產(chǎn)生有別于主雜波的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波；下視狀態(tài)，雷達(dá)天線波束照射到地面風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，如果使用傳統(tǒng)的恒虛警技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電旋轉(zhuǎn)葉片回波將被檢測(cè)為大量的空中虛警目標(biāo)，從而影響雷達(dá)的檢測(cè)性能與正常使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法，降低雷達(dá)下視探測(cè)引起的目標(biāo)虛警概率，并保證不損失真實(shí)空中目標(biāo)的檢測(cè)概率。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明包括以下步驟:
[0008](I)獲取雷達(dá)的脈沖發(fā)射頻率，積累脈沖數(shù)和共軛乘積矢量計(jì)算主雜波的多普勒頻率；
[0009](2)根據(jù)主雜波的多普勒頻率確定雷達(dá)多普勒譜上主雜波位置；
[0010](3)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉旋轉(zhuǎn)角速度和最大旋葉長(zhǎng)度,計(jì)算風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉末端所對(duì)應(yīng)的頻譜濾波器寬度；
[0011](4)獲取檢測(cè)點(diǎn)所在的距離門號(hào)，檢測(cè)點(diǎn)的功率，頻譜平均噪聲功率和主雜波展寬半徑，以及根據(jù)判斷的門限系數(shù)，得到單個(gè)距離門上以主雜波為中心，旋葉頻譜展寬為半徑范圍內(nèi)的信號(hào)點(diǎn)功率的二值向量分布；
[0012](5)判別與剔除虛警。
[0013]本發(fā)明對(duì)真實(shí)空中目標(biāo)的檢測(cè)概率基本無(wú)影響。在雷達(dá)空空模式的下視探測(cè)過(guò)程中，能充分利用地面風(fēng)力發(fā)電設(shè)備旋轉(zhuǎn)葉片回波的頻譜特征進(jìn)行精確的檢測(cè)定位，顯著降低了雷達(dá)對(duì)空目標(biāo)檢測(cè)的虛警率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為風(fēng)力發(fā)電旋葉頻譜；
[0015]圖2為抑制之前的檢測(cè)圖；
[0016]圖3為抑制后的檢測(cè)結(jié)果；
[0017]圖4為采用本發(fā)明方法前的對(duì)空下視顯示效果圖；
[0018]圖5為采用本發(fā)明方法后的對(duì)空下視顯示效果圖；

【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明所列舉的實(shí)施例，只是用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0020]本發(fā)明包括以下步驟:
[0021](I)獲取雷達(dá)的脈沖發(fā)射頻率，積累脈沖數(shù)，共軛乘積矢量，根據(jù)下列公式計(jì)算主雜波的多普勒頻率:

【權(quán)利要求】
1.抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)獲取雷達(dá)的脈沖發(fā)射頻率，積累脈沖數(shù)和共軛乘積矢量計(jì)算主雜波的多普勒頻率； (2)根據(jù)主雜波的多普勒頻率確定雷達(dá)多普勒譜上主雜波位置； (3)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉旋轉(zhuǎn)角速度和最大旋葉長(zhǎng)度,計(jì)算風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉末端所對(duì)應(yīng)的頻譜濾波器寬度； (4)獲取檢測(cè)點(diǎn)所在的距離門號(hào)，檢測(cè)點(diǎn)的功率，頻譜平均噪聲功率和主雜波展寬半徑，以及根據(jù)判斷的門限系數(shù)，得到單個(gè)距離門上以主雜波為中心，旋葉頻譜展寬為半徑范圍內(nèi)的信號(hào)點(diǎn)功率的二值向量分布； (5)判別與剔除虛警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法，其特征在于，雷達(dá)的多普勒頻率由下式算出:
其中，f。為主雜波的多普勒頻率S*(n)S(n+l)為雷達(dá)相鄰方位樣本數(shù)據(jù)的共軛乘積矢量，Z含義為相位運(yùn)算，PRF為脈沖發(fā)射頻率；Na為積累脈沖數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法，其特征在于，主雜波位置由下式算出:
其中，Nf。為主雜波在多普勒頻譜上的位置，floor為運(yùn)算符，含義為向下取整運(yùn)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法，其特征在于，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉末端所對(duì)應(yīng)的頻譜濾波器寬度由下式算出:
其中，r。為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉末端所對(duì)應(yīng)的頻譜濾波器寬度，?為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的旋葉旋轉(zhuǎn)角速度，Lfflax為最大旋葉長(zhǎng)度，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中上述兩個(gè)參數(shù)取能滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求的統(tǒng)計(jì)值即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法，其特征在于，由下式得到單個(gè)距離門上以主雜波為中心，旋葉頻譜展寬為半徑范圍內(nèi)的信號(hào)點(diǎn)功率的二值向量分布:
其中，N,為檢測(cè)點(diǎn)所在的距離門號(hào)，p(Nr，Nf)為檢測(cè)點(diǎn)的功率，MeanPowVal為頻譜平均噪聲功率，K為判斷的門限系數(shù)，式4中i的取值范圍為-Ar，j，其中Ar為主雜波展寬半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)力發(fā)電旋葉虛警目標(biāo)的雷達(dá)信息處理方法，其特征在于，依據(jù)下式算判定在主雜波的距離門上是否存在地面風(fēng)力發(fā)電目標(biāo)，并予以剔除，
其中，per為系統(tǒng)設(shè)定的風(fēng)力發(fā)電目標(biāo)判定百分比系數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01S7/36GK104199002SQ201410466974
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】盧建章, 王德奇, 李筱琳 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司雷華電子技術(shù)研究所