潮流推算在港口雷达海杂波处理中的应用

摘 要：利用潮流推算的方法求得海水流速,再利用海水流速得到其所对应的多普勒频率,即海杂波所对应的频率,进而运用多普勒杂波处理的方法对海杂波进行处理。但是这种方法不能将相对于海水流速接近为零的目标检测出来,因此它不能独立地在雷达中完成目标检测的任务,但是却可以作为提高发现概率的有益补充。最后给出了系统框图,并对这种方法进行了评估。

关键词：潮流推算；多普勒频率；海杂波;港口雷达

Application of Tide Calculation in Port Radar Clutter Eliminating

QIN Qin1,XIAO Jianwei2

(Tianjin Maritime Vocational College,Tianjin,300457,China)

Abstract：This paper uses the way of tide calculation to get the velocity of flow and the doppler frequency.By using the way of Doppler clutter eliminating to eliminate the clutter because of ocean wave,but this way can′t detect the objects whose speed is the same to the ocean wave,so the way can′t be used in radar detection independently.But it can be the conplemantarity of advancing the radar′s detection probability.This paper maps the block diagram,and makes the evaluation of the way.

Keywords：tide calculation;Doppler frequency;clutter of ocean wave;port radar

オ

1 多普勒杂波检测的基本思路

港口雷达多是用回波相关积累检测的方法来去除杂波进而检测目标,即是利用时域分析方法来除杂波。这种方法的缺点是：当杂波的回波幅度大于门限值,雷达将把杂波错认为是目标；当目标回波的幅度没有超过门限值,目标将被雷达当作杂波去除掉。即使门限是自适应的,以上问题也比较明显的存在。而利用目标运动所产生的多普勒频率来提取目标,就能从频域里将运动目标谱线提取出来,进而对目标进行检测。如果我们能够获得海水流速所对应的多普勒频率谱线,从而将港口雷达所遇到的海杂波的谱线进行滤除,即对海杂波在频域的范围内进行去除。这样对时域检测产生的虚警能起到最大限度的降低,同时也降低了漏警概率。

当目标相对于雷达有径向运动时,就会产生多普勒频偏,这个频偏与目标相对与雷达运动的径向速度的关系式为：

2 潮流推算方法

潮流即海水周期性垂直运动的同时产生的海水周期性水平方向的流动,潮流分为往复流和回转流。往复流是由于受地形影响而产生的涨落潮流向相反或者基本相反的潮流；回转流为在一个潮汐周期内,潮流流向随时间顺时针或者逆时针变化360°,流速也随时间变化的潮流。

每个港口根据自己所处地理位置的纬度、经度和地形不同,其潮汐时间和潮流流速都有不同,这个就要求进行潮流推算。在实践中,可借用《潮汐表》中当地的“潮流预报表”求得某一时刻的海水流速。

2.1 往复流的推算方法

往复流流速随时间的基本变化规律是：在转流时流向不定,流速很小,所以流速可视为0节；转流以后流速逐渐由小到大,到相邻两次转流时间的中间时刻,流速达到最大；以后又逐渐变小,至下次转流时间流速又降至0节。我们可将流速的这种变化规律近似的以正弦函数曲线来描述,如图1所示。

其中v为所求时刻的流速,vm为当天最大流速,T为涨(落)潮流持续时间,ΔT为所求时间与它前面的转流时间间隔。vm在《潮汐表》中当地的“潮流预报表”中可查得,而在无预报地区或者预报时间时,可根据内插方法求得。经过潮汐修正可得比较精确的值,但应注意的是在半日潮地区,大潮最大流速约等于2倍的小潮最大流速；而在全日潮地区,每日只出现一次潮,因此vmе挥幸桓鲋怠＊

2.2 回转流的推算方法

回转流的资料由两种资料给出：回转流图和回转流表,其中都标注了对应时间当地潮流的大小及方向。在未标注的时间的流速可通过线性内插方法求得。

3 系统框图

其中,窄带带阻滤波器的阻带中心频率为海水流速所对应的多普勒频率。因此要求窄带中心频率是可以按海水流速不同而变化的。窄带带阻滤波器的窄带范围越小越好,尽量可以将单独谱线滤除。根据各个港口具体情况不同,框图中的窄带带阻滤波器的带陷浮动范围也不同。例如：当雷达发射波频率为9 GHz,某港口某日大潮最大流速可达到5节,最小流速可达到1节,则根据式(1)可得流速所对应的多普勒频率值在30~154 Hz。因此可得带阻中心浮动范围在30~154 Hz。而在实际精度要求不大的情况下,由于频率中心浮动范围很小,所以可以设置窄带带阻滤波器为固定带阻滤波器,其带宽在30~154 Hz范围内。滤波器的设置根据各个港口所用雷达发射频率不同及海域实际情况不同有所不同,具体设置视实际情况而定。

4 结 语

由于下支路滤波电路可能将运动速度与海水流速相近的目标谱线滤除掉,因此用上支路的相关积累检测的结果来进行修正,两路结果并行进入有无目标的判定。在特殊海况时可能出现的海水流速与潮流推算值相差较大,这样影响到了下支路频域内检波的正确性,在此时应将潮流推算支路关闭,只保留上支路结果。

这个框图实现起来相对比较简单,只将当地港口的“潮流预报表”存入系统即可。这种方法能够降低时域检波由于回波弱导致的漏警概率,并能提高发现概率。此方法对于轻型快速的船舶,及近港海面低空飞行的运动目标都有很强的发现能力,因此,可以作为时域检波的有益补充。

参 考 文 献

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