專利名稱:雷達(dá)探測(cè)效能逐步回歸估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于微波信號(hào)異常大氣傳輸效能預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。采用利用雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)其回波強(qiáng)度與距離延伸內(nèi)在關(guān)聯(lián)分析和多元逐步回歸計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)基于雷達(dá)回波的海用雷達(dá)探測(cè)效能預(yù)測(cè)模型,該模型可以更有效地發(fā)揮微波無(wú)線電設(shè)備在海上的使用效能。
背景技術(shù):
大氣波導(dǎo)傳播現(xiàn)象的出現(xiàn)不僅可以使電磁波偏離原來(lái)的傳播方向,而且能夠使電磁波以較小的衰減沿波導(dǎo)傳到很遠(yuǎn)的地方,可以將海上無(wú)線電設(shè)備的作用距離達(dá)到上千公里。但當(dāng)無(wú)線電設(shè)備在海上工作時(shí),所遇到的外界環(huán)境極其復(fù)雜,大氣傳播過(guò)程中的吸收、折射和多路徑效應(yīng),都會(huì)影響到海上無(wú)線電設(shè)備的有效作用距離;再加上無(wú)法精確知道目標(biāo)特性以及工作時(shí)電波傳播的環(huán)境特性,而使其有效作用距離難以估算和預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)海用雷達(dá)探測(cè)效能方法一般有兩種方法第一種方法是采用大氣折射率模型(如P-J模型、偽折射率模型、Model A模型等),利用海面某一高度處的氣象參數(shù)遞推大氣折射率剖面,再代入電磁波傳播模型(拋物線模型)和雷達(dá)方程計(jì)算出雷達(dá)回波的單程傳播衰減,最后結(jié)合最小可檢測(cè)目標(biāo)的門限預(yù)測(cè)雷達(dá)最遠(yuǎn)探測(cè)距離;第二種方法是利用5個(gè)假設(shè)參數(shù)構(gòu)成了四段式折射率剖面模型,結(jié)合電磁波傳播模型(拋物線模型)和雷達(dá)方程計(jì)算出雷達(dá)的回波功率,再通過(guò)與實(shí)際的回波信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比,利用遺傳算法、退火算法和后驗(yàn)估計(jì)等算法,調(diào)整該參數(shù)使兩者回波強(qiáng)度差最小,即可構(gòu)成實(shí)際的折射率剖面,然面,然后再結(jié)合電磁波傳播模型、雷達(dá)方程和目標(biāo)的檢測(cè)門限等計(jì)算出雷達(dá)的最遠(yuǎn)探測(cè)距離。但是上述預(yù)測(cè)方法在計(jì)算大氣折射率剖面上只能局限在一點(diǎn)或者有氣象觀測(cè)的區(qū)域,預(yù)測(cè)時(shí)間較長(zhǎng),不能滿足超視距雷達(dá)在軍事和民用的應(yīng)用要求。本發(fā)明根據(jù)在大氣波導(dǎo)條件下電磁波以較小衰減沿著波導(dǎo)傳播的特點(diǎn),對(duì)不同條件下的雷達(dá)回波進(jìn)行分類并創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。選擇統(tǒng)計(jì)分析的方法,研究雷達(dá)回波的強(qiáng)度與最遠(yuǎn)探測(cè)距離的關(guān)聯(lián)性,建立基于雷達(dá)回波的海用雷達(dá)探測(cè)效能預(yù)測(cè)模型。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決在大氣波導(dǎo)條件下對(duì)海探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)的作用距離難以預(yù)測(cè)的問(wèn)題,采用利用雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)其回波強(qiáng)度與距離延伸內(nèi)在關(guān)聯(lián)分析和多元逐步回歸計(jì)算方法,可有效地預(yù)測(cè)雷達(dá)探測(cè)效能,同時(shí)避免了復(fù)雜的氣象設(shè)備、傳感器安裝和艦船航行時(shí)氣象參數(shù)和水溫測(cè)量準(zhǔn)確性等方面問(wèn)題。本發(fā)明雷達(dá)探測(cè)效能逐步回歸估計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法,首先當(dāng)最遠(yuǎn)目標(biāo)船出現(xiàn)或消失時(shí)提取雷達(dá)回波數(shù)據(jù),再采用分段方法計(jì)算雷達(dá)回波強(qiáng)度最大值所處區(qū)域內(nèi)的距離和幅度的平均值,同時(shí)根據(jù)實(shí)際海況選擇該距離處標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下雷達(dá)回波強(qiáng)度進(jìn)行比較,得出不同距離處歸一化的雷達(dá)回波衰減量,其次統(tǒng)計(jì)雷達(dá)回波延伸距離,根據(jù)雷達(dá)回波延伸距離,采用適配統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算雷達(dá)回波數(shù)據(jù)衰減量值的有效個(gè)數(shù),然后根據(jù)有效的雷達(dá)回波強(qiáng)度歸一化和延伸距離值作為自變量和最遠(yuǎn)目標(biāo)的距離作為因變量的N次觀測(cè)值,用逐步回歸方法,建立雷達(dá)探測(cè)效能模型。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,其顯著優(yōu)點(diǎn)為基于雷達(dá)回波的海用雷達(dá)探測(cè)效能預(yù)測(cè)技術(shù)不局限于大氣折射率的測(cè)量,數(shù)據(jù)源容易獲得,無(wú)需增加額外的硬件設(shè)備,不增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān),不增加設(shè)備成本,可對(duì)雷達(dá)性能進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估,可以為作戰(zhàn)部隊(duì)提供直觀、實(shí)用的海用雷達(dá)作戰(zhàn)使用效能評(píng)估手段,以更好地發(fā)揮海用雷達(dá)的作戰(zhàn)使用效能。
附圖是雷達(dá)探測(cè)效能逐步回歸估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明雷達(dá)探測(cè)效能逐步回歸估計(jì)方法具體實(shí)施步驟為1)數(shù)據(jù)提取 雷達(dá)回波強(qiáng)度首先當(dāng)最遠(yuǎn)目標(biāo)船出現(xiàn)或消失時(shí)提取所在方位上雷達(dá)天線波束寬度內(nèi)主觸發(fā)的平均值,再以40個(gè)距離點(diǎn)為一個(gè)距離格進(jìn)行分段處理,得到雷達(dá)回波強(qiáng)度最大值所處區(qū)域內(nèi)的距離和幅度平均值,同時(shí)根據(jù)實(shí)際海況選擇與該距離處標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下雷達(dá)回波強(qiáng)度進(jìn)行比較,得出不同距離處歸一化的雷達(dá)回波衰減量,如果該方位和距離上有運(yùn)動(dòng)或固定目標(biāo),則縮小方位大小或者刪掉該距離格; 雷達(dá)回波延伸距離先對(duì)接收機(jī)內(nèi)部噪聲進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到茅草均值,乘以系數(shù)2.0,求出慢門限,統(tǒng)計(jì)該天線波束內(nèi)的所有距離單元回波強(qiáng)度值,如果該距離單元有80%大于慢門限,則認(rèn)為此處就是雷達(dá)回波的延伸距離,采用適配統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算雷達(dá)回波數(shù)據(jù)衰減量值的有效個(gè)數(shù); 目標(biāo)最遠(yuǎn)距離此次開(kāi)機(jī)時(shí)記錄的最遠(yuǎn)目標(biāo)船出現(xiàn)和消失時(shí)的距離、方位、探測(cè)時(shí)間、海況等信息并記錄數(shù)據(jù)庫(kù)。2)逐步回歸方法根據(jù)有效的雷達(dá)回波強(qiáng)度歸一化衰減量和延伸距離值作為自變量和最遠(yuǎn)目標(biāo)的距離作為因變量的N次觀測(cè)值,每引入一個(gè)新變量后,都以偏回歸平方和的F檢驗(yàn)來(lái)判斷自變量的影響是否顯著,如果顯著,則添加,否則結(jié)束篩選,這樣保證最后得的變量子集中的所有變量都是顯著的,從而建立雷達(dá)探測(cè)效能模型。3)雷達(dá)探測(cè)效能預(yù)測(cè)將待檢驗(yàn)有效的雷達(dá)回波強(qiáng)度歸一化衰減量和延伸距離值輸入雷達(dá)探測(cè)效能模型,即可預(yù)測(cè)出雷達(dá)探測(cè)效能。本系統(tǒng)是基于visual studio 2005. net C#、Matlab和Access數(shù)據(jù)庫(kù)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)的,數(shù)據(jù)提取和模型訓(xùn)練采用Matlab軟件編寫并形成.dll函數(shù)庫(kù),然后通過(guò)C#編寫的客戶端調(diào)用.dll函數(shù)庫(kù)進(jìn)行Access數(shù)據(jù)庫(kù)操作和運(yùn)算結(jié)果顯示。
權(quán)利要求
1.一種雷達(dá)探測(cè)效能逐步回歸估計(jì)方法,其特征是僅利用雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù),采用分段歸一化強(qiáng)度適配統(tǒng)計(jì)方法提取雷達(dá)回波強(qiáng)度衰減量,然后根據(jù)延伸距離和最遠(yuǎn)目標(biāo)距離采用逐步回歸計(jì)算方法建立雷達(dá)探測(cè)效能模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)探測(cè)效能逐步回歸估計(jì)方法,其特征是采用分段方法在近海區(qū)提取不同距離處雷達(dá)回波,并根據(jù)實(shí)際海況選擇該距離處標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下雷達(dá)回波強(qiáng)度進(jìn)行比較,得出不同距離處歸一化的雷達(dá)回波衰減量,同時(shí)記錄最遠(yuǎn)目標(biāo)距離和雷達(dá)回波延伸距離,保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)探測(cè)效能逐步回歸估計(jì)方法,其特征是根據(jù)有效的雷達(dá)回波強(qiáng)度歸一化衰減量和延伸距離值作為自變量和最遠(yuǎn)目標(biāo)的距離作為因變量的N次觀測(cè)值,用逐步回歸的方法,建立雷達(dá)探測(cè)效能模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)探測(cè)效能逐步回歸估計(jì)方法,用于解決在大氣波導(dǎo)條件下海用微波雷達(dá)的遠(yuǎn)程超視距探測(cè)效能難以預(yù)測(cè)的問(wèn)題。本發(fā)明基于大氣波導(dǎo)條件下微波信號(hào)超視距傳輸?shù)脑?,僅利用雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)其回波強(qiáng)度與距離延伸內(nèi)在關(guān)聯(lián)分析和多元逐步回歸計(jì)算,建立基于雷達(dá)回波的海用雷達(dá)探測(cè)效能預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)海用雷達(dá)探測(cè)效能預(yù)測(cè)。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)軟件可嵌入雷達(dá)設(shè)備而無(wú)需增加硬件和成本,即可實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)微波雷達(dá)超視距探測(cè)效能。
文檔編號(hào)G01S7/41GK102565774SQ20111040992
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者王向敏, 王玲玲, 申宏亞 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所