[发明专利]一种用于船舶导航雷达的数字信号处理机及处理方法

权利要求书

1.一种用于船舶导航雷达的数字信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先对目标的方位角度进行计算，然后进行自动噪声门限处理；

(2)判断是否需要进行同频干扰抑制处理，如需要则进行同频干扰抑制步骤，否则进入步骤(3)；

(3)判断是否需要海杂波抑制处理，如需要则进行海杂波抑制步骤，否则结束；步骤(1)的对目标方位角度计算的具体过程如下：通过扩展接口连接船首检测传感器输出端，每当天线转动至船首位置时，传感器反馈一个信号输入至可编程逻辑器FPGA，代表一圈扫描开始；设定天线扫描速度为T_sc，发射信号的脉冲周期为T_τ，那么每一个目标所处的方位角度其中n代表目标所位于的从船首方向开始计数的第n个脉冲；步骤(1)的自动噪声门限处理的具体过程如下：可编程逻辑器FPGA设置噪声统计模块，在每次调节雷达接收机增益后，根据雷达在不发射信号的情况下产生的接收信号得到噪声平均值，以此作为新的噪声门限。

2.根据权利要求1所述的一种用于船舶导航雷达的数字信号处理方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程如下：由FPGA调用IP核生成3个RAM模块，将相邻3个脉冲周期内的回波数据依次存入3个RAM模块，同时抑制级别模块根据选定的抑制等级INT1或INT2产生相应的阙值Q，其中抑制等级在程序中预先设定；然后同频干扰信号检测模块读取RAM中的数据和阈值组成回波信号矩阵，记第一个脉冲周期内的回波数据为x_i，i＝0,1…n，第二，个脉冲周期内的回波数据为y_i，i＝0,1…n，第三个脉冲周期内的回波数据为z_i，i＝0,1…n，则信号矩阵为：

$\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& ......& x_n\\ y_1& y_2& ......& y_n\\ z_1& z_2& ......& z_n\\ Q& Q& ......& Q\end{array}\right]$

用检测矩阵与信号矩阵相乘，得到结果矩阵，结果矩阵中值为正的对应信号即为同频干扰信号；同频干扰信号对消模块将检测到的同频干扰信号用其相邻周期的非干扰信号替代，并将相邻的3个脉冲周期内的雷达同一距离单元上的数据累加。

3.根据权利要求1所述的一种用于船舶导航雷达的数字信号处理方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程如下：首先通过对给定的雷达前N帧扫描回波数据进行参数统计，得出这些数据的瑞利分布模型和韦布尔分布模型的特征参数值；然后将参数值分别代入到瑞利分布和韦布尔分布概率密度函数中；

瑞利分布概率密度函数为：

$f\left(x\right)=\frac{x}{{\mathrm{\σ}}^2}\exp \[-\frac{x^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}\],x\>0$

式中，x为海杂波幅度，σ为海杂波标准差，也称为形状参数；

韦布尔分布概率密度函数为：

$f\left(x\right)={\left(\frac{x}{q}\right)}^{p-1}\left(\frac{p}{q}\right)\exp \[-{\left(\frac{x}{q}\right)}^p\],x\>0,p\>0,q\>0$

式中，x为海杂波幅度，q为尺度参数，p为形状参数；

得到2种分布的数据序列，再与雷达回波数据的分布序列作比较，选择最接近的分布模型，以此模型作为海杂波对消的背景，最后将后续N+i帧雷达回波数据与背景作对消处理，其中i＝1,2,3…；记后续N+i帧回波数据序列为f，背景模型序列为y，对回波数据序列和背景模型序列分别作FFT得到频谱函数F和Y，然后再分别算出他们的功率谱密度函数为P_f和P_y，最后将F与Y、P_f与P_y作相减对消。