基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111458690A(43)申请公布日2020.07.28(21)申请号202010307093.8(22)申请日2020.04.17(71)申请人西安电子工程研究所地址710100陕西省西安市长安区凤栖东路(72)发明人柴晓飞罗丁利杨磊李雨鑫徐丹蕾陈尹翔(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人刘新琼(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)G01S7/292(2006.01)G01S13/10(2006.01)G01S13/50(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法(57)摘要本发明涉及一种基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法，可以自适应的检测气象杂波的区域范围，有效去除气象杂波引起的杂波剩余，降低了系统虚警率。算法将图像处理的相关方法应用于雷达距离-多普勒平面，得到气象杂波的区域范围，并与雷达检测算法相结合，剔除由于气象杂波造成的虚警点，该方法运算量小，实现简单，较好地消除了气象杂波对雷达系统的影响。CN111458690ACN111458690A权利要求书1/1页1.一种基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：采集云雨条件下雷达回波数据sq(n)，其中q＝1,2,...,M表示一个CPI由M个脉冲回波组成，n＝1,2,...,N表示每个脉冲回波的点数为N，经过脉冲压缩、动目标检测后得到雷达回波的距离-多普勒平面；步骤2：按照固定m个距离单元为一组依次对距离维进行分块，通过对回波数据的统计，将划分好的每一个子平面，沿距离维进行功率叠加；步骤3：去除零通道固定杂波，利用噪声固定门限对步骤2获取的平面进行二值化；步骤4：结合形态学图像处理方法，首先，对图像进行收缩和细化；然后，选取大小为3×3且元素为1的结构元素对图像进行闭运算，最后运用一次膨胀算法，对图像进行加长和变粗；步骤5：再将雷达恒虚警检测后的平面，与上述图像处理得到的平面做与运算，消除了气象杂波对目标检测的影响，降低系统虚警率。2.根据权利要求1所述的一种基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法，其特征在于步骤2中的m的选取为5-10个距离单元。3.根据权利要求1所述的一种基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法，其特征在于步骤4中收缩和细化的准则是每个像素点周围8个元素中至少存在5个，如果满足则保留该像素点，否则剔除。2CN111458690A说明书1/3页基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法技术领域[0001]本发明属于雷达技术领域，涉及一种基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法，该方法可以有效去除气象杂波引起的杂波剩余，运算量小，便于工程实现。背景技术[0002]云、雨和雪的散射回波称为气象杂波，是一种体杂波，通常由大量微粒的散射形成。当雷达波束照射某个方向时，波束内的散射体会产生后向散射，它的强度与雷达波束照射的体积、距离分辨率、以及散射体的性质有关，从散射体性质来说，非降雨云的强度最小，从小雨、中雨到大雨，气象杂波强度逐渐增大。[0003]由于风的作用，气象杂波通常处于运动状态而且杂波谱较宽，常规的MTI和MTD技术无法有效的对其进行抑制，当目标处于杂波背景时，会淹没于强杂波中，造成漏警，同时强杂波也会造成虚警，过多的杂波虚警会引起终端的过载，严重影响雷达的工作性能。因此，气象杂波抑制是雷达信号处理一个很重要的研究方向。[0004]目前工程中多采用自适应MTI技术，首先估计出杂波的多普勒中心频移，再对MTI滤波器系数乘以一组频移系数，将凹口对准杂波的中心频率，或者将气象杂波频谱补偿至固定杂波谱位置，然后再经过MTI滤波器。但是此方法存在两个缺陷：缺陷1，气象杂波往往不满足高斯分布，这给杂波抑制滤波器的设计带来很大难度；缺陷2，不同距离单元的杂波频谱分布不同，很难满足平稳分布特性，传统恒虚警算法在杂波边缘往往存在较大的检测剩余。因此需要寻求新的杂波抑制方法，能够稳健地抑制气象杂波，同时保证目标不会出现漏警。发明内容[0005]要解决的技术问题[0006]针对现有方法无法有效抑制气象杂波的问题，本发明提出了一种基于数学形态学的气象杂波抑制方法，该方法将经过预处理之后的雷达距离-多普勒平面与形态学图像处理方法相结合，较准确的获得气象杂波所在区域范围，实现对气象杂波的抑制。[0007]技术方案[0008]一种基于数学形态学的雷达气象杂波抑制方法，其特征在于步骤如下：[0009]步骤1：采集云雨条件下雷达回波数据sq(n)，其中q＝1,2,...,M表示一个CPI由M个脉冲回波组成，n＝1,2,...,N表示每个脉冲回波的点数为N，经过脉冲压缩、动目标检测后得到雷达回波的距离-多普