[发明专利]一种岸基雷达海杂波测量区域非合作目标实时识别方法

权利要求书

1.一种岸基雷达海杂波测量区域非合作目标实时识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建基于AIS的数据接收系统：

数据接收系统包括安装非合作目标实时识别单元的计算机、AIS和数据库服务器，其中非合作目标实时识别单元用于雷达位置与雷达波束照射区域的可视化、基于AIS的非合作目标状态信息的可视化以及数据库服务器入库管理，计算机实时接收由AIS发来的非合作目标状态信息，通过非合作目标实时识别单元将非合作目标状态信息存入数据库服务器，并实时可视化，AIS用于接收非合作目标的状态信息；

(2)计算海杂波测量雷达波束照射区域：

采用脉冲宽度的标称值以及天线在仰角与方位角平面上的波束宽度来建立雷达波束照射区域的模型，已知天线的架设高度为h，入射角为θ，入射波束的方位角为方位向半功率波束宽度为俯仰向半功率波束宽度为雷达架设的经纬度为(L₀,B₀)；

雷达波束照射地面时，可以形成一个椭圆形的照射区域，因此只要推导出a、b与θ、以及r的关系即可得到雷达波束照射区域，其中a＝D₂/2,b＝D₁/2，模型在平面直角坐标系中位于原点的方程表达式为：

(21)计算长轴a和短轴b：

(211)计算中心波束指向的距离r：

(212)计算照射区域短轴b：

(213)计算照射区域长轴a：

(22)照射区域坐标离散化：

坐标原点位于(0,0)，首先在X轴，把椭圆的长轴从[-a,+a]分成n等分，其X值为[x₀,x₁,x₂,x₃,…,x_n]，代入式(1)可得Y值为：

Y＝[y₀,y₁,y₂,y₃,…,y_n-1,y_n,y_n-1,y_n-2,y_n-3,…,y₁,y₀] (5)

矩阵形式为：

(23)计算雷达中心波束对应的经纬度(L,B)和高度h，并转换为平面直角坐标(X,Y,Z)：

依据已知雷达架设的经纬度(L₀,B₀)、海拔高度h，以及架设地至中心波束的距离s＝htan(θ)，雷达中心波束相对正北的方位角采用Vincenty正解公式，即可得到雷达中心波束对应的经纬度(L,B)，经纬度转换成直接坐标的方法如下：

式中，地球模型参考系采用IUGG 1980，地球的长轴为a1＝6378137.0m，短轴为b1＝6356752.0m；

(24)坐标变换：

坐标变换包括坐标平移和坐标旋转，首先进行坐标平移，然后进行坐标旋转，即可得到雷达波束照射区域的平面直角坐标(X^*,Y^*)，具体变换式子如下：

(3)构建非合作目标识别方法：

采用射线法判定是否在区域内：将非合作目标的经纬度转换成直角坐标(x,y)，此点设为m，以m点为基础，建立一条平行于x轴的射线，计算这条射线与步骤(24)中建立的多边形区域的交点，如果是偶数，那么点在多边形的外部，如果是奇数，则判定点在多边形的内部；

具体规则如下：方向向上的边包括其开始点，不包括其终止点；方向向下的边不包括其开始点，包括其终止点；水平边不参与穿越测试；射线与多边形边的交点必须严格在点m的右边；

在具体进行非合作目标识别时，分为快速识别与常规识别：

快速识别：以雷达波束照射区域为基础，建立包括此区域的最大矩形区域，然后按照上述方法，计算射线与矩形区域的交点，如果是偶数，那么点在多边形的外部，如果是奇数，则判定点在多边形的内部，如果点m在矩形区域内部，则再进行常规方法识别；

常规方法识别：若非合作目标处于矩形区域内，那么以实际的雷达波束照射区域作为多边形区域，按照上述方法，计算射线与多边形区域的交点，如果是偶数，那么点在多边形的外部，如果是奇数，则判定点在多边形的内部；

(4)判断非合作目标是否在雷达波束照射区域内：

为了计算非合作目标在雷达回波数据中的位置，首先计算非合作目标与雷达之间的距离L；然后依据雷达信号带宽B，计算距离分辨率S＝c/2B，c为光速；最后距离L除以距离分辨率S，即可得到非合作目标在雷达回波数据中的位置；

其中空间距离计算方法如下:

假设非合作目标的空间直角坐标为(x₁,y₁,z₁)，雷达架设的空间直角坐标为(x₂,y₂,z₂)，利用两点之间的空间距离公式计算距离L:

假设距离L除以距离分辨率S得到的值为n，表达式为：

假定雷达回波有效数据的位置范围为[n₁,n₂]，若n∈[n₁,n₂]，表示在雷达波束照射区域内，反之则不在雷达波束照射区域。