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抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法
【專利摘要】本發明屬于雷達信息處理【技術領域】，尤其涉及雷達空空下視探測過程中對地面風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法。包括以下步驟：(1)獲取雷達的脈沖發射頻率，積累脈沖數，共軛乘積矢量計算主雜波的多普勒頻率；(2)根據主雜波的多普勒頻率確定雷達多普勒譜上主雜波位置；(3)獲取風力發電設備的旋葉旋轉角速度，最大旋葉長度，計算風力發電設備的旋葉末端所對應的頻譜濾波器寬度；(4)獲取檢測點所在的距離門號，檢測點的功率，頻譜平均噪聲功率和主雜波展寬半徑，以及根據判斷的門限系數，得到單個距離門上以主雜波為中心，旋葉頻譜展寬為半徑范圍內的信號點功率的二值向量分布；(5)判別與剔除虛警。
【專利說明】抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于雷達信息處理【技術領域】，尤其涉及雷達空空下視探測過程中對地面風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法。

【背景技術】
[0002]現代機載脈沖多普勒(PD)雷達對空下視探測目標時，主要使用中重頻(MPRF)波形工作模式。該模式采用全相參ro處理，即可實現對迎頭/尾隨目標的檢測、跟蹤，還可完成上視/下視全空域的目標監視，因而被廣泛使用。
[0003]該模式目標檢測在二維“距離-頻率”平面上進行，主要利用目標與主雜波之間產生的多普勒頻差實現頻率分離，從而可使用恒虛警技術在清晰區完成目標檢測，以最大化提聞檢測概率。
[0004]傳統恒虛警檢測方法使用二維滑窗計算檢測點周圍背景功率，如通過單元平均恒虛警(CFAR)檢測處理方法，比較檢測點與背景功率的大小關系來判定目標。在無地面干擾目標的情況下，對下視/上視探測狀態，該方法可以獲得較好的虛警率控制。
[0005]當地面存在大量的風力發電設備(尤其在北方、沿海地區)，風力發電設備葉片在風力的作用下產生旋轉，從而產生與主雜波存在一定頻率差的多普勒頻率，該多普勒頻率與葉片的長短、旋轉速度、照射角度等有關。在角速度一定的情況下，旋轉葉片在不同半徑位置會產生不同的線速度，在雷達目標回波頻譜上形成連續條帶式、起伏調制的回波信號。一個地面風力發電場，一般都擁有幾十、上百個獨立的風力發電塔，而每一個獨立風力發電塔的葉片，在風力作用下旋轉，都有可能產生有別于主雜波的運動目標回波；下視狀態，雷達天線波束照射到地面風力發電場，如果使用傳統的恒虛警技術，風力發電旋轉葉片回波將被檢測為大量的空中虛警目標，從而影響雷達的檢測性能與正常使用。


【發明內容】

[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法，降低雷達下視探測引起的目標虛警概率，并保證不損失真實空中目標的檢測概率。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明包括以下步驟:
[0008](I)獲取雷達的脈沖發射頻率，積累脈沖數和共軛乘積矢量計算主雜波的多普勒頻率；
[0009](2)根據主雜波的多普勒頻率確定雷達多普勒譜上主雜波位置；
[0010](3)獲取風力發電設備的旋葉旋轉角速度和最大旋葉長度,計算風力發電設備的旋葉末端所對應的頻譜濾波器寬度；
[0011](4)獲取檢測點所在的距離門號，檢測點的功率，頻譜平均噪聲功率和主雜波展寬半徑，以及根據判斷的門限系數，得到單個距離門上以主雜波為中心，旋葉頻譜展寬為半徑范圍內的信號點功率的二值向量分布；
[0012](5)判別與剔除虛警。
[0013]本發明對真實空中目標的檢測概率基本無影響。在雷達空空模式的下視探測過程中，能充分利用地面風力發電設備旋轉葉片回波的頻譜特征進行精確的檢測定位，顯著降低了雷達對空目標檢測的虛警率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為風力發電旋葉頻譜；
[0015]圖2為抑制之前的檢測圖；
[0016]圖3為抑制后的檢測結果；
[0017]圖4為采用本發明方法前的對空下視顯示效果圖；
[0018]圖5為采用本發明方法后的對空下視顯示效果圖；

【具體實施方式】
[0019]本發明所列舉的實施例，只是用于幫助理解本發明，不應理解為對本發明保護范圍的限定，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明思想的前提下，還可以對本發明進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求保護的范圍內。
[0020]本發明包括以下步驟:
[0021](I)獲取雷達的脈沖發射頻率，積累脈沖數，共軛乘積矢量，根據下列公式計算主雜波的多普勒頻率:

【權利要求】
1.抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)獲取雷達的脈沖發射頻率，積累脈沖數和共軛乘積矢量計算主雜波的多普勒頻率； (2)根據主雜波的多普勒頻率確定雷達多普勒譜上主雜波位置； (3)獲取風力發電設備的旋葉旋轉角速度和最大旋葉長度,計算風力發電設備的旋葉末端所對應的頻譜濾波器寬度； (4)獲取檢測點所在的距離門號，檢測點的功率，頻譜平均噪聲功率和主雜波展寬半徑，以及根據判斷的門限系數，得到單個距離門上以主雜波為中心，旋葉頻譜展寬為半徑范圍內的信號點功率的二值向量分布； (5)判別與剔除虛警。
2.根據權利要求1所述的抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法，其特征在于，雷達的多普勒頻率由下式算出:
其中，f。為主雜波的多普勒頻率S*(n)S(n+l)為雷達相鄰方位樣本數據的共軛乘積矢量，Z含義為相位運算，PRF為脈沖發射頻率；Na為積累脈沖數。
3.根據權利要求1所述的抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法，其特征在于，主雜波位置由下式算出:
其中，Nf。為主雜波在多普勒頻譜上的位置，floor為運算符，含義為向下取整運算。
4.根據權利要求1所述的抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法，其特征在于，風力發電設備的旋葉末端所對應的頻譜濾波器寬度由下式算出:
其中，r。為風力發電設備的旋葉末端所對應的頻譜濾波器寬度，?為風力發電設備的旋葉旋轉角速度，Lfflax為最大旋葉長度，在實際應用過程中上述兩個參數取能滿足系統指標要求的統計值即可。
5.根據權利要求1所述的抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法，其特征在于，由下式得到單個距離門上以主雜波為中心，旋葉頻譜展寬為半徑范圍內的信號點功率的二值向量分布:
其中，N,為檢測點所在的距離門號，p(Nr，Nf)為檢測點的功率，MeanPowVal為頻譜平均噪聲功率，K為判斷的門限系數，式4中i的取值范圍為-Ar，j，其中Ar為主雜波展寬半徑。
6.根據權利要求1所述的抑制風力發電旋葉虛警目標的雷達信息處理方法，其特征在于，依據下式算判定在主雜波的距離門上是否存在地面風力發電目標，并予以剔除，
其中，per為系統設定的風力發電目標判定百分比系數。
【文檔編號】G01S7/36GK104199002SQ201410466974
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】盧建章, 王德奇, 李筱琳 申請人:中國航空工業集團公司雷華電子技術研究所