一种航海雷达探测系统及其探测方法

摘要

本发明公开了一种航海雷达探测系统及其探测方法，所述的系统包括雷达天线、雷达接收机、雷达发射机和ARPA雷达终端，所述的雷达发射机接收控制指令并输出状态检测数据；所述的雷达接收机接收控制指令并输出状态检测数据；所述的ARPA雷达终端，带有自适应探测处理与控制软件，能够向雷达发射机、雷达接收机和ARPA雷达终端中的信号检测与目标跟踪处理的滤波器发出工作状态设置指令。所述的方法，包括陆地与岸线检测、回波特征参数计算、基于检测与跟踪交互的相关滤波器、目标质量参数评定、雷达自适应控制。本发明针对不同特性的目标获得检测性能与分辨性能和检测性能与跟踪性能的综合优化，构成面向目标的自适应航海雷达探测系统。

说明书

技术领域

本发明涉及航海雷达技术领域，特别是一种航海雷达探测系统及其探测方法。

背景技术

航海雷达是船舶航行安全的基本保障手段。在航海雷达的使用中，根据量程设置和工作状态参数的设置，雷达的探测性能能够根据要求相应改变。这些可调整可设置的工作状态参数主要是：雷达信号发射的脉冲宽度和脉冲重复频率，信号接收的增益和带宽，ARPA雷达终端中各种信号检测处理和目标跟踪处理的参数设置。雷达观测性能的好坏取决于这些工作状态参数，但目前航海雷达的这些工作状态参数，对雷达周围观测环境内的所有目标都是相同的，没有差异化地响应不同目标的特性，也没有对检测性能与分辨性能和检测性能与跟踪性能进行综合的优化。因此，目前航海雷达的性能调整只能考虑总的一般要求，或只能考虑适应部分目标的观测要求，这样雷达的探测性能并没有充分发挥出来。

随着航海雷达的技术进步，雷达收发机进一步模块化、ARPA雷达终端进一步计算机化、FPGA/DSP的嵌入提供了更强有力的信号处理平台，使得ARPA雷达系统更加标准化、软件化、通用化，更具开放性，这些都使得ARPA航海雷达系统具有更强的信息处理能力和灵活的控制能力。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是要提出一种面向目标的和具有自适应能力的航海雷达探测系统和探测方法，以提高航海雷达的目标探测性能，充分发挥航海雷达的安全效能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种航海雷达探测系统，包括雷达天线、雷达接收机、雷达发射机和ARPA雷达终端，所述的雷达天线通过收发开关分别与雷达接收机、雷达发射机连接，所述的ARPA雷达终端通过信号电缆分别与雷达接收机、雷达发射机和雷达天线连接；所述的雷达发射机，带有数据传输接口，可以接收控制指令，可以输出状态检测数据；所述的雷达接收机，带有数据传输接口，可以接收控制指令，可以输出状态检测数据；所述的ARPA雷达终端，带有自适应探测处理与控制软件，能够向雷达发射机、雷达接收机和ARPA雷达终端中的信号检测与目标跟踪处理的滤波器发出工作状态设置指令。

本发明所述的雷达发射机，带有数据传输接口，根据ARPA雷达终端的自适应探测处理与控制软件发出的指令，改变发射信号的脉冲宽度和脉冲间隔；所述的雷达接收机，带有数据传输接口，根据ARPA雷达终端的自适应探测处理与控制软件发出的指令，改变信号接收的增益和带宽；所述的雷达终端的自适应探测处理与控制软件的功能是对回波特性进行分析、计算回波特征参数、采用基于检测与跟踪交互的相关滤波器实现信号的检测处理与目标的跟踪处理、评定目标质量参数、建立面向目标的雷达发射机、雷达接收机和ARPA雷达终端的工作状态设置指令。

一种航海雷达探测系统的探测方法，包括以下步骤：

A、陆地与岸线检测：ARPA雷达终端的自适应探测处理与控制软件对超过规定尺寸的回波进行陆地和岸线的识别处理，确定周围探测水域的环境特性和探测范围，以屏蔽陆地回波和决定合适的脉冲重复频率；

B、回波特征参数计算：ARPA雷达终端的自适应探测处理与控制软件对小于规定尺寸的回波，给出回波的特征参数值，以确定在该回波方位上雷达发射机应该采取的多脉冲组合序列；

C、基于检测与跟踪交互的相关滤波器：ARPA雷达终端的自适应探测处理与控制软件采用基于检测与跟踪交互的相关滤波器，利用多脉冲CFAR相关积累检测和多点迹相关跟踪的交互滤波，实现信号的检测处理与目标的跟踪处理，并给出目标的检测状态参数和跟踪状态参数；根据回波特征参数和目标跟踪状态参数，在ARPA雷达终端的自适应探测处理与控制软件的雷达自适应控制器的控制下，通过反馈进行检测与跟踪交互滤波的优化；

D、目标质量参数评定：ARPA雷达终端的自适应探测处理与控制软件根据基于检测与跟踪交互的相关滤波器给出的信号检测状态参数和目标跟踪状态参数，进行目标质量的参数化评定，给出目标质量参数；

E、雷达自适应控制：ARPA雷达终端的自适应探测处理与控制软件的雷达自适应控制器根据陆地与岸线检测的结果，确定信号处理的屏蔽区域和处理范围；根据回波特征参数和目标质量参数，控制基于检测与跟踪交互的相关滤波器的参数；根据回波特征参数和目标质量参数，控制雷达发射机的多脉冲序列的组合方式和雷达接收机的增益与带宽的信号匹配接收。

本发明步骤A、B所述的规定尺寸为600至1000米，可根据要求设置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、航海雷达的探测性能取决于ARPA雷达终端工作状态的设置，根据量程设置和状态参数预置所做的工作状态参数调整，只能总体地调整ARPA雷达终端工作状态，而不能适应各个具体目标的不同回波特性。由于本发明根据各个不同目标回波特性的分析，对陆地或岸线回波、大小远近不同的船舶等目标回波建立特征参数，对经过信号检测与目标跟踪处理的回波给定目标质量参数，由此在该目标方位上，确定雷达目标探测的多脉冲序列组合方式和ARPA雷达终端检测与跟踪相关滤波器的滤波参数。雷达发射信号的窄脉冲便于获得好的分辨性能，宽脉冲和高脉冲重复频率有利于提高检测能力，以脉冲宽度和脉冲间隔各不相同的多脉冲构成发射信号的组合探测序列，以不同的多脉冲组合方式针对不同特性的目标获得检测性能与分辨性能和检测性能与跟踪性能的综合优化，构成面向目标的自适应航海雷达探测系统。

2、由于本发明采取了面向目标的、根据目标特性和目标检测跟踪的结果，调整雷达收发机状态和ARPA雷达终端中滤波处理的参数，因此本发明能够针对具体不同的目标，在目标探测性能与目标测量的分辨力和精度之间，在目标探测性能与目标的跟踪性能之间，获得综合优化。目前航海雷达或依靠宽脉冲提高探测性能而降低测量的分辨力和精度，或依靠窄脉冲提高测量的分辨力和精度而降低探测性能，没有响应目标的差别化特性，同时也没有考虑信号检测与目标跟踪之间的交互性，本发明则克服了这种局限性。

3、雷达的根本任务在于发现目标和测量目标，雷达的基本性能取决于目标的回波信号质量，而目标的信号质量取决于目标回波特性和杂波干扰的背景特性。本发明采用了面向目标的方法，对处于杂波干扰中的目标，从目标的回波特征参数到检测与跟踪交互滤波后评定的目标质量参数，基于目标的评价机制，在雷达收发机的状态设置和信号检测与跟踪的交互滤波处理中建立自适应的反馈控制，寻求综合最优的探测性能。目前航海雷达的收发机状态是根据设置来确定的，不是根据目标和杂波背景的不同来改变的，信号检测与跟踪的处理中所采用的滤波器也往往是预设的，缺少灵活的适应性，而本发明克服了这种局限性。

附图说明

本发明共有附图2张，其中：

图1是航海雷达探测系统的组成框图。

图2是航海雷达探测系统的探测方法的程序框图。

图中：1、雷达天线，2、雷达接收机，3、雷达发射机，4、ARPA雷达终端，5、收发开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。

如图1所示，一种航海雷达探测系统，包括雷达天线1、雷达接收机2、雷达发射机3和ARPA雷达终端4，所述的雷达天线1通过收发开关5分别与雷达接收机2、雷达发射机3连接，所述的ARPA雷达终端4通过信号电缆分别与雷达接收机2、雷达发射机3和雷达天线1连接；所述的雷达发射机3，带有数据传输接口，可以接收控制指令，可以输出状态检测数据；所述的雷达接收机2，带有数据传输接口，可以接收控制指令，可以输出状态检测数据；所述的ARPA雷达终端4，带有自适应探测处理与控制软件，能够向雷达发射机3、雷达接收机2和ARPA雷达终端4中的信号检测与目标跟踪处理的滤波器发出工作状态设置指令。所述的雷达发射机3，带有数据传输接口，根据ARPA雷达终端4的探测处理与控制软件发出的指令，改变发射信号的脉冲宽度和脉冲间隔；所述的雷达接收机2，带有数据传输接口，根据ARPA雷达终端4的自适应探测处理与控制软件发出的指令，改变信号接收的增益和带宽；所述的雷达终端的自适应探测处理与控制软件的功能是对回波特性进行分析、计算回波特征参数、采用基于检测与跟踪交互的相关滤波器实现信号的检测处理与目标的跟踪处理、评定目标质量参数、建立面向目标的雷达发射机3、雷达接收机2和ARPA雷达终端4的工作状态设置指令。

如图2所示，一种航海雷达探测系统的探测方法，包括以下步骤：

A、陆地与岸线检测：ARPA雷达终端4的自适应探测处理与控制软件对超过规定尺寸的回波进行陆地和岸线的识别处理，确定周围探测水域的环境特性和探测范围，以屏蔽陆地回波和决定合适的脉冲重复频率；

B、回波特征参数计算：ARPA雷达终端4的自适应探测处理与控制软件对小于规定尺寸的回波，给出回波的特征参数值，以确定在该回波方位上雷达发射机3应该采取的多脉冲组合序列；

C、基于检测与跟踪交互的相关滤波器：ARPA雷达终端4的自适应探测处理与控制软件采用基于检测与跟踪交互的相关滤波器，利用多脉冲CFAR相关积累检测和多点迹相关跟踪的交互滤波，实现信号的检测处理与目标的跟踪处理，并给出目标的检测状态参数和跟踪状态参数；根据回波特征参数和目标跟踪状态参数，在ARPA雷达终端4的自适应探测处理与控制软件的雷达自适应控制器的控制下，通过反馈进行检测与跟踪交互滤波的优化；

D、目标质量参数评定：ARPA雷达终端4的自适应探测处理与控制软件根据基于检测与跟踪交互的相关滤波器给出的信号检测状态参数和目标跟踪状态参数，进行目标质量的参数化评定，给出目标质量参数；

E、雷达自适应控制：ARPA雷达终端4的自适应探测处理与控制软件的雷达自适应控制器根据陆地与岸线检测的结果，确定信号处理的屏蔽区域和处理范围；根据回波特征参数和目标质量参数，控制基于检测与跟踪交互的相关滤波器的参数；根据回波特征参数和目标质量参数，控制雷达发射机3的多脉冲序列的组合方式和雷达接收机2的增益与带宽的信号匹配接收。

本发明步骤A、B所述的规定尺寸为600至1000米，可根据要求设置。