一种基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性建模方法与流程

本发明涉及雷达目标特性建模，尤其涉及一种基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性建模方法。

背景技术：

1、雷达的目标检测和识别性能直接影响武器系统的作战效能，复杂战场环境下雷达对舰船目标的识别能力的提升，需要大量舰船目标数据支撑。通过准确的舰船目标特性分析和舰船目标回波信号模拟，构建舰船目标全向散射特性模型，实现舰船高速回波数据的场景重构及数据増广，对试验数据价值进行充分挖掘，为武器作战效能提升提供海量数据支撑。

2、但是，现有的实测数据获取成本高、难度大，雷达目标与环境特性的仿真难度大；同时，电磁模型由于建模粒度不足，往往存在逼真度较低的问题，而基于实测数据的特性研究较少。

3、因此，如何设计一种基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性建模方法，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性建模方法，用以解决现有技术中电磁模型存在的建模粒度不足、逼真度低的问题。

2、本发明公开了一种基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性建模方法，包括：

3、在外场对舰船目标进行不同入射余角下的全向数据采集试验，获取实测高速回波数据；

4、基于归一化基函数，对每一帧实测高速回波数据对应的距离-多普勒数据中的目标区域进行目标特性提取，获得对应的目标特性距离-多普勒数据；

5、在各入射余角下，基于各帧目标特性距离-多普勒数据在主极化通道的目标特性距离-多普勒数据分量，获得相应入射余角下主极化通道的全向稳定散射点序列；

6、将各入射余角下主极化通道的全向稳定散射点序列对应到其他极化通道，获取相应入射余角下其他极化通道的全向稳定散射点序列；

7、对不同入射余角下、各个极化通道的全向稳定散射点序列分别进行全向散射点建模，得到多极化通道下舰船全向散射点模型。

8、在上述方案的基础上，本发明还做出了如下改进：

9、进一步，获得相应入射余角下主极化通道的全向稳定散射点序列，包括：

10、对主极化通道的各帧目标特性距离-多普勒数据分量进行解相参处理，取幅度最大的一个prt作为该帧在主极化通道下的一维距离像；

11、根据各帧在主极化通道下的一维距离像及其对应的舷向角，确定主极化通道下的垂直舷向帧区间的一维距离像序列，以及，非垂直舷向帧区间的一维距离像序列；

12、对非垂直舷向帧区间的各帧一维距离像进行目标特性关联，获取主极化通道下非垂直舷向帧区间的稳定散射点序列；

13、基于主极化通道下非垂直舷向帧区间的稳定散射点序列，获取主极化通道下垂直舷向帧区间的稳定散射点序列；

14、对主极化通道下非垂直、垂直舷向帧区间的稳定散射点序列按照帧序号进行排序，得到相应入射余角下主极化通道的全向稳定散射点序列。

15、进一步，选取目标特性距离-多普勒数据信噪比最高的极化通道为主极化通道。

16、进一步，获取主极化通道下非垂直舷向帧区间的稳定散射点序列，包括：

17、根据预设的关联片段帧数，对非垂直舷向帧区间中时序上相邻的一维距离像进行片段划分，并按照帧序号对本片段内的各帧一维距离像进行顺序拼接，得到若干个片段数据；

18、预处理每一片段数据，得到相应的稳定散射点片段数据；

19、对每一稳定散射点片段数据进行距离像主成分分析及聚类分析，输出相应片段内帧间关联的稳定散射点序列及聚类中心；

20、根据各片段内帧间关联的稳定散射点序列及聚类中心，进行片段间关联，获得主极化通道下非垂直舷向帧区间的稳定散射点序列。

21、进一步，获取主极化通道下垂直舷向帧区间的稳定散射点序列，包括：

22、根据非垂直舷向帧区间的稳定散射点序列及船体几何结构，建立船体散射位置几何模型；

23、根据船体散射位置几何模型、舰船目标的航速及航向，确定垂直舷向帧区间内的每一舷向角中的各个稳定散射点的稳定散射点信息；

24、根据获取的垂直舷向帧区间内各稳定散射点的稳定散射点信息，得到垂直舷向帧区间的稳定散射点序列。

25、进一步，所述确定垂直舷向帧区间内的每一舷向角中的各个稳定散射点的稳定散射点信息，包括：

26、根据船体散射位置几何模型、舰船目标的航速及航向，计算稳定散射点在波束方向的径向速度，并将该径向速度转化为相应的多普勒通道号；

27、将该多普勒通道号对应到相应帧目标特性距离-多普勒数据上，以确定该稳定散射点的距离向位置；从相应帧一维距离像中定位该距离向位置对应的目标散射点作为稳定散射点，并获取定位得到的稳定散射点的稳定散射点信息。

28、进一步，在全向稳定散射点序列中，每个稳定散射点的稳定散射点信息包括：帧序号、舷向角、距离像位置、散射点相位及散射点幅值。

29、进一步，获取相应入射余角下其他极化通道的全向稳定散射点序列，包括：

30、根据主极化通道的全向稳定散射点序列中各稳定散射点的距离像位置，对应到其他极化通道的一维距离像上；

31、并通过所对应的其他极化通道的一维距离像，获得相应入射余角下其他极化通道的全向稳定散射点序列。

32、进一步，通过执行以下操作获得各帧距离-多普勒数据对应的目标特性距离-多普勒数据：

33、对每一帧距离-多普勒数据进行目标区域框选，并对框选出的目标区域进行目标信息标注；

34、获取目标区域的距离-多普勒数据中的所有目标散射点；

35、将所有目标散射点的特性数据叠加并进行雷达-目标质心距离归一化处理，得到当前帧的目标特性距离-多普勒数据。

36、进一步，第r帧的目标特性距离-多普勒数据cr表示为：

37、

38、dr＝rangegate+dr.fbl                     (4)

39、其中，ds为目标特性归一化距离，dr表示第r帧距离-多普勒数据对应的雷达与舰船目标的质心点之间的实际距离，rangegate表示波门位置，dr表示第r帧距离-多普勒数据中舰船目标的质心点的距离像位置，fbl表示雷达的距离分辨率，n为总帧数。

40、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

41、本发明提出的基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性建模方法，具备如下有益效果：

42、第一，通过基于基函数的特性提取算法实现雷达高速回波数据的舰船目标特性提取，并通过归一化计算和船体几何结构分析解决主极化通道下的关联中的散射点重叠问题，在主极化通道下的全向稳定散射点序列确定后，还通过将各入射余角下主极化通道的全向稳定散射点序列对应到其他极化通道的方式，得到相应入射余角下其他极化通道的全向稳定散射点序列，从而实现对各个极化通道的全向稳定散射点序列分别进行全向散射点建模，得到最终的多极化通道下舰船全向散射点模型，实现了基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性重建和回波信号模拟。

43、第二，通过本发明中基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性建模方法，可以能够有效增强建模粒度、提升逼真度，解决了电磁模型由于建模粒度不足，存在逼真度低的问题。

44、第三，工程实践证明，本发明提出的基于多极化通道的舰船目标全向散射点特性建模方法可以得到舰船方位向全角度表征模型，实现舰船高速回波数据的场景重构及数据増广，为雷达的目标检测和识别算法训练提供大量数据支撑，最终提升复杂的战场环境下雷达对舰船目标的识别能力和武器的作战效能。

45、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。