[发明专利]一种航海雷达地面移动目标监测系统及其探测方法

权利要求书

1.一种航海雷达地面移动目标监测系统，包括航海雷达(1)、雷达信号接口(2)和目标监测处理器(计算机)(3)，所述的航海雷达(1)通过信号电缆与雷达信号接口(2)和信标监测处理器(计算机)(3)连接，所述的雷达信号接口(2)通过USB口与目标监测处理器(计算机)(3)连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述航海雷达(1)，具有信号输出接口和操作控制信号接口，用于将探测到的信号通过信号电缆发送给雷达信号接口(2)，并接收目标监测处理器(计算机)(3)发送的雷达状态控制信号；

所述雷达信号接口(2)，具有信号型式转换电路、数据采集可编程控制电路FPGA和USB数据传输接口，用于接收来自航海雷达(1)的探测信号，并处理该探测信号，然后将处理后的数据实时传送给目标监测处理器(计算机)(3)；

所述的目标监测处理器(计算机)(3)，具有地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块，用于接收雷达信号接口(2)处理后的数据，并向航海雷达(1)和雷达信号接口(2)发送工作状态设置指令或控制信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述的航海雷达(1)根据目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块发出的控制信号，改变发射脉冲压缩宽度和脉冲压缩重复频率，使雷达工作在与环境特性匹配的最佳工作状态；

所述的雷达信号接口(2)接收来自航海雷达(1)的探测信号并转换信号型式，然后发送给目标监测处理器(计算机)(3)，并根据目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块发出的指令，设置信号接收带宽、数字采样率和USB传输状态；

所述的目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块，还用于基于雷达回波处理对地面背景与移动目标回波特性进行分析、计算回波参数、采用基于动态相关的滤波器实现自适应的信号检测处理、根据回波特性计算建立响应环境变化的航海雷达(1)和雷达信号接口(2)的工作状态设置指令和控制信号。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述的雷达信号接口(2)接收来自航海雷达(1)的控测信号可以是低分辨率雷达天线方位信号。

5.根据权利要求3所述的系统，其中目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块包括：

滤波模块，用于对来自雷达信号接口(2)的USB块流数据通过平滑滤波器进行相关处理，其中，平滑滤波器的参数由雷达的距离和方位分辨性能自动计算得出；

格式化模块，用于通过基于抽取／插值滤波的分辨率转换，自动将不同脉冲压缩重复频率下的雷达探测回波格式化为标准的高分辨率雷达帧图，形成规格化的雷达方位-距离帧格式数据；

动态基准模块，用于发通过多扫描相关建立有关雷达背景环境的动态基准图，以给出关于背景环境回波强度分布特性的实时滤波估计；根据背景环境和目标的动态特性；

时间设定模块，用于自动分区域调整多扫描相关时间的设置；

差分模块，用于将雷达回波帧图与实时动态基准图进行差分滤波处理，建立包含有移动目标回波分布的差分图，并根据不同区域相邻帧的时间相关性的估计，自动调整差分阶次的设置；

检测模块，用于根据差分图获取的移动目标回波能量在窗口局域内分布的相关性，对每一量化单元进行移动目标的门限检测，其中局域窗口的大小和形状，依据雷达分辨单元的重离方位分布特性自动调整；

处理模块，用于根据二维局域的恒虚警率(CFAR)处理建立自适应门限，构建空间屏蔽图，控制回波闪烁等引起的虚警；并利用局域多速率滤波器，分析计算局域内的时空相关参数，进而建立自适应检测门限；

报警模块，用于以参考点为中心设置圆形或任意多边形警戒区，对进入警戒区的移动目标发出声像报警，并报告进入目标的位置、速度和目标类型等数据；其中，目标类型根据回波能量分布特性进行计算估计。

6.一种航海雷达地面移动目标监测系统的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、雷达信号型式转换和数据采集：雷达信号接口(2)的信号型式转换电路和数据采集FPGA可编程控制电路，利用锁相环把从航海雷达(1)接收到的低分辨率雷达天线方位信号转换为标准高分辨率的方位同步数据，并将天线方位状态、方位同步数据和雷达回波数字化采集数据合并为统一的USB数据流，以流块方式传送目标监测处理器(计算机)(3)；

B、雷达回波数据帧格式化：首先由目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块的滤波模块对来自雷达信号接口(2)的USB块流数据通过滑滤波器进行相关处理，平滑滤波器的参数由雷达的距离和方位分辨性能自动计算得出；然后由格式化模块通过基于抽取／插值滤波的分辨率转换，自动将不同脉冲压缩重复频率下的雷达探测回波格式化为标准的高分辨率雷达帧图，形成规格化的雷达方位-距离帧格式数据；

C、实时动态基准图：其次由目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块的动态基准模块，通过多扫描相关建立有关雷达背景环境的动态基性图，以给出关于背景环境回波强度分布特性的实时滤波估计；根据背景环境和目标的动态特性，由时间设定模块自动分区域调整多扫描相关时间的设置；

D、差分图：由目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块的差分模块，将雷达回波帧图与实时动态基准图进行差分滤波处理，建立包含有移动目标回波分布的差分图，并根据不同区域相邻帧的时间相关性的估计，自动调整差分阶次的设置；

E、移动目标检测：由目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块的检测模块，根据差分图获取的移动目标回波能量在窗口局域内分布的相关性。对每一量化单元进行移动目标的门限检测，其中局域窗口的大小和形状，依据雷达分辨单元的距离-方位分布特性自动调整；

F、空间屏蔽图：由目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块的处理模块，根据二维局域的恒虚警率(CFAR)处理建立自适应门限，构建空间屏蔽图，控制回波闪烁等引起的虚警；并利用局域多速率滤波器，分析计算局域内的时空相关参数，进而建立自适应检测门限；

G、移动目标检测报警：最后由目标监测处理器(计算机)(3)的地面移动目标自适应监测处理与系统控制模块的报警模块，以参考点为中心设置圆形或任意多边形警戒区，对进入警戒区的移动目标发出声像报警，并报告进入目标的位置、速度和目标类型等数据；其中，目标类型根据回波能量分布特性进行计算估计。