一种通用雷达天线幅度抖动消除方法与流程

1.本发明属于通用雷达地下目标探测领域，特别涉及该领域中的一种通用雷达天线幅度抖动消除方法。


背景技术：

2.探地雷达技术利用特定频率电磁波对地表和地下介质的穿透能力，发射电磁波，进而获得地下目标的回波信号，通过对回波信号进行处理，获得地下目标成像，从而对地下目标进行定位、识别以及研究。天线幅值的大小代表信号能量的强弱，在雷达获取的原始数据中，天线幅度抖动会影响数据的稳定性。在天线幅度抖动较大的情况下，脉冲信号的峰值点从点状横向拓宽成线，雷达单道波形的雷达数据沿横坐标左右抖动，将会影响后期数据处理结果的准确性。此外天线幅度抖动不仅会影响目标成像质量，还会影响目标识别，如果天线幅度抖动较大，成像质量会随之降低，目标识别率也随之下降。所以消除天线幅度抖动对后期的数据处理来说是十分必要的。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题就是提供一种通用雷达天线幅度抖动消除方法。
4.本发明采用如下技术方案：
5.一种通用雷达天线幅度抖动消除方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
6.步骤1，获取雷达数据，用电缆连接天线与雷达主机，将天线放置在高度为2倍天线中心频率波长的泡沫体上，泡沫体放置于4倍天线中心频率波长的覆铜板上，覆铜板与天线中心轴重合，保存采集的数据，数据道数大于1000；
7.步骤2，读取每个原始数据的参数，包括采样点、时窗、频率和道数，剃除原始数据的前200道数据和后200道数据；
8.步骤3，采用滑动平均或滤波的方法消除通用雷达天线幅度抖动：
9.步骤31，滑动平均方法：
10.步骤311，根据需要设定滑动窗口；
11.步骤312，从所获得的雷达原始数据中，选取w道数据，求w道数据的平均值，用公式表示为：
[0012][0013]
上式中w表示滑动窗口内数据的道数，x(n,k)表示第n个采样点第k道的幅度值，其中n＝1,2,
…
n,n为采样点数，k＝1,2,
…
w，表示w道数据的平均值；
[0014]
步骤313，将窗口内的每一道数据都减去w道数据的平均值，用公式表示为：
[0015]
[0016]
上式中x(n,t),(t＝1,2,
…
,n)表示第n个采样点第t道数据所对应的幅度值；
[0017]
步骤32，滤波方法：
[0018]
步骤321，设计带通滤波器进行滤波，对脉冲函数进行截断，脉冲响应函数表示为：
[0019][0020]
上式中h(f)是脉冲响应函数，f
l
,f
h
表示的是截至频率；
[0021]
步骤322，采用镶边法，在矩形频率特性曲线的不连续点处镶上连续的边，采用正弦函数平方作为镶边函数，则滤波器响应为：
[0022][0023]
上式中f1、f4是镶边函数的频率，f2、f3是带通滤波器的截至频率；
[0024]
步骤323，使用步骤322得到的带通滤波器消除天线幅度抖动，获得结果。
[0025]
本发明的有益效果是：
[0026]
本发明所公开的方法，用滑动平均或滤波方法对雷达数据进行处理，抵消天线幅度抖动过大带来的影响，以便将原始数据更好的呈现出来，便于进行数据处理、地下目标的成像、识别以及研究。
附图说明
[0027]
图1是单道波形幅度抖动的示意图；
[0028]
图2是本发明实施例1所公开采用滑动平均方法消除天线幅度抖动的流程图；
[0029]
图3是本发明实施例1所公开采用滤波方法消除天线幅度抖动的流程图；
[0030]
图4是带通滤波器的镶边函数示意图。
具体实施方式
[0031]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，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，并不用于限定本发明。
[0032]
天线幅值抖动对雷达单道波形所造成的影响如图1所示，雷达单道波形中p点的值沿横坐标方向左右抖动，能量不稳定。
[0033]
实施例1，本实施例公开了一种通用雷达天线幅度抖动消除方法，如图2所示，滑动平均算法可以消除天线幅度抖动，在使用滑动平均时，需要设定滑动窗口大小，计算窗口内
数据的平均值，用雷达剖面数据减去平均值代替剖面数据，具体包括如下步骤：
[0034]
步骤1，获取雷达数据，用电缆连接天线与雷达主机，将天线放置在高度为2倍天线中心频率波长的泡沫体上，泡沫体放置于4倍天线中心频率波长的覆铜板上，覆铜板与天线中心轴重合，保存采集的数据，数据道数大于1000；
[0035]
步骤2，读取每个原始数据的采样点、时窗、频率、道数等参数，剃除原始数据的前200道数据和后200道数据；
[0036]
步骤3，采用滑动平均方法消除通用雷达天线幅度抖动：根据需要设定滑动窗口的大小为w；
[0037]
步骤4，从所获得的雷达原始数据中，选取w道数据，求w道数据的平均值，用公式表示为：
[0038][0039]
上式中w表示滑动窗口内数据的道数，x(n,k)表示第n个采样点第k道的幅度值，其中n＝1,2,
…
n,n为采样点数，k＝1,2,
…
w，w为滑动窗口的大小，表示w道数据的平均值；
[0040]
步骤5，将窗口内的每一道数据都减去w道数据的平均值，用公式表示为：
[0041][0042]
上式中x(n,t),(t＝1,2,
…
,n)表示第n个采样点第t道数据所对应的幅度值。
[0043]
实施例2，本实施例公开了一种通用雷达天线幅度抖动消除方法，如图3所示，包括如下步骤：
[0044]
步骤1，获取雷达数据，用电缆连接天线与雷达主机，将天线放置在高度为2倍天线中心频率波长的泡沫体上，泡沫体放置于4倍天线中心频率波长的覆铜板上，覆铜板与天线中心轴重合，保存采集的数据，数据道数大于1000；
[0045]
步骤2，读取每个原始数据的采样点、时窗、频率、道数等参数，剃除原始数据的前200道数据和后200道数据；
[0046]
步骤3，采用滤波的方法消除通用雷达天线幅度抖动：
[0047]
设计带通滤波器进行滤波，但在实际计算中需要对脉冲函数进行截断，截断后的脉冲函数会产生吉普斯现象。脉冲响应函数表示为：
[0048][0049]
上式中h(f)是脉冲响应函数，f
l
,f
h
表示的是截至频率；
[0050]
步骤4，为避免吉普斯现象，可采用镶边法，它从频率域角度考虑问题，在矩形频率特性曲线的不连续点处镶上连续的边，可采用正弦函数平方来作为镶边函数，则滤波器响应为：
[0051][0052]
如图4所示，上式中f1、f4是镶边函数的频率，f2、f3是带通滤波器的截至频率。
[0053]
步骤5，使用步骤4得到的带通滤波器消除天线幅度抖动，获得结果。在数据采集时，天线幅度抖动会引起单道波形左右抖动，使用滤波算法之后可看出数据变得稳定，天线幅度抖动被消除。
[0054]
本发明所公开消除天线幅度抖动的方法，用阵列雷达所采集的多道数据，在采集数据时用滑动平均或者滤波方法消除天线幅度抖动，对后续的数据处理、目标成像和识别很有必要。