本发明属雷达，具体涉及一种适用于海面监测的自适应帧处理方法及系统。
背景技术：
1、目前海事雷达工程应用中，仍多采用mtd结合cfar的方式进行目标检测，而mtd方法要求回波数据具有严格的相位关系，对系统硬件要求较高，成本较大；但在海事雷达应用中，海杂波为干扰信息，岛屿、陆地、漂浮物等均为需要被关注的信息，mtd的处理手段对于此类信息的处理能力有限，因此，传统的mtd结合cfar的处理方式其实并不完全适用海事雷达应用。
2、本发明旨在设计一种适用于海事雷达领域用于海面监测的自适应帧处理方法和系统，无需相位信息，无需做mtd，利用一个扫描周期内获取的脉压数据作为一帧数据，利用帧内自适应检测手段及帧间积累检测手段，实现对海面目标的实时检测。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于海面监测的自适应帧处理方法及系统。采用帧处理技术获取海面脉压数据，并进行海面分区，估计不同区域的背景功率水平、计算其一级检测门限，进行初步检测，再根据使用场景选取合适的m/n计算方法，利用m/n检测方法或帧间tbd技术实现对海面目标的检测。本发明通过对海面监测进行分场景、分区、分方式的精细化处理，能够更有针对性地实现对海面目标的动态监测。
2、一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于步骤如下：
3、步骤1：以脉组为节拍接收雷达获取的海面回波数据，经拼帧处理后得到一个扫描周期的整帧脉压数据；
4、步骤2：计算整帧脉压数据的背景功率，并根据功率水平将整个海面区域分为杂波区、噪声区和杂噪混合区；
5、步骤3：根据杂波区的功率水平，判断其处于高海况或者低海况；
6、步骤4：计算不同分区的一级检测门限值vt1，以不同分区的一级检测门限值vt1为基准对整帧脉压数据进行低门限检测，大于vt1的设置为1，小于vt1的设置为0，得到整帧0/1表；
7、步骤5：若选择不采用帧间tbd处理方式，根据不同海况自适应确定目标检测判断值m和窗口长度n，否则，通过查表法确定目标检测判断值m和窗口长度n；然后，通过滑窗法进行门限检测获取目标点迹；
8、步骤6：对目标点迹并进行凝聚处理，得到凝聚点信息；若选择不采用帧间tbd处理方式，至此完成目标检测，否则，继续步骤7；
9、步骤7：采用帧间tbd方法对凝聚点信息进行处理，完成目标检测。
10、进一步地，步骤2的具体过程为：
11、以雷达获取的一个扫描周期的整帧脉压数据作为输入，选取prf远区作为噪声参考区，计算该区域脉压数据的平均功率作为噪声平均功率参考值pnb，选取400米-2000米的易区分杂波特性区域作为杂波参考区，计算该区域脉压数据的平均功率作为杂波平均功率参考值pcb，噪声参考区沿靠近雷达方向扩大，逐段计算扩大区域脉压数据的平均功率pn，当|pn-pnb|/pnb×100％≥δpn时，将此扩大后的噪声参考区作为噪声区；杂波参考区沿远离雷达方向扩大，逐段计算扩大区域脉压数据的平均功率pc，当pc-pcb|/pcb×100％≥δpc时，将此扩大后的杂波参考区作为杂波区；杂波区和噪声区之间的过渡区域则为杂噪混合区；其中，δpn和δpc分别为噪声阈值和杂波阈值，δpn可设置范围为[0,3％]，δpc可设置范围为[0,20％]。
12、进一步地，步骤3的具体过程为：
13、按下式计算杂波区的杂噪比cnr：
14、
15、其中，pc为杂波区平均功率，pn为噪声区平均功率；
16、如果cnr＞sl，认为杂波区处于高海况，否则，认为杂波区处于低海况，其中，sl为分界阈值，按照实际使用需求进行设置，可设置范围为[10db,20db]。
17、进一步地，步骤4中所述的不同分区是指杂波区、噪声区和杂噪混合区，其一级检测门限值vt1的计算公式如下：
18、
19、其中，p为杂波区、噪声区或杂噪混合区的平均功率水平，sdrmin为确定保留目标的最小信噪比，按照实际使用需求进行设置，可设置范围为[6db，10db]。
20、进一步地，步骤5中所述的采用自适应方法确定目标检测判断值m值和窗口长度n值的具体过程为：
21、按下式计算窗口长度n：
22、
23、其中，l为目标尺寸，r为目标距离，θα为方位向3db波束宽度，tsc为雷达扫描时间，fr是雷达的prf；
24、如果杂波区若处于高海况，按下式计算得到目标检测判断值m：
25、m＝10bna (4)
26、其中，b＝-0.02，a＝0.8；
27、如果杂波区若处于低海况，按下式计算得到目标检测判断值m：
28、
29、进一步地，步骤5中所述的通过查表法确定目标检测判断值m和窗口长度n是指提前计算不同距离处的目标检测判断值m和窗口长度n，并通过表格形式记录和存储，实际应用时从表格中查找得到相应距离量程对应的m值和n值；其中，按照下式计算不同距离量程对应的窗口长度n：
30、
31、其中，l为目标尺寸，r为目标距离，θα为方位向3db波束宽度，tsc为雷达扫描时间，fr是雷达的prf；
32、再根据下式计算目标检测判断值m：
33、
34、其中，sdrmin为确定保留目标的最小信噪比，pfa2＝10-2。
35、进一步地，步骤5中所述的通过滑窗法进行门限检测获取目标点迹的具体过程为：整帧0/1表中满足连续n个方位单元中有m个1的位置确定为目标位置，整帧脉压数据中目标对位置应的数据构成检测得到的目标点迹。
36、进一步地，步骤6中所述的凝聚处理采用质心法、几何中心法或前沿位置法。
37、本发明还提供一种适用于海面监测的自适应帧处理系统，其特征在于包括：海面分区模块、海况定级模块、低门限检测模块、自适应m/n检测模块、凝聚处理模块和帧间tbd处理模块，其中，海面分区模块对接收到的雷达整帧脉压数据进行背景功率计算，并根据功率水平将整个海面区域分为杂波区、噪声区和杂噪混合区；海况定级模块计算杂波区的功率水平，并根据杂波区的功率水平判断其处于高海况或者低海况；低门限检测模块计算杂波区、噪声区和杂噪混合区的一级检测门限值，并根据门限进行检测，得到单帧0/1表；自适应m/n检测模块根据是否存在帧间tbd模块分别采用自适应方法或查表法确定目标检测判断值m值和窗口长度n值，并滑窗检测，得到目标点迹信息；凝聚处理模块实现对目标点迹信息的凝聚处理，得到凝聚点信息；帧间tbd处理模块采用帧间tbd方法对凝聚点信息进行处理，得到目标检测结果。
38、本发明的有益效果是：本发明提供的自适应帧处理方法及系统，能够在没有相位信息的前提下，分使用场景、分区、分方案实现对海面目标的实时检测，相较传统的mtd+cfar的检测方法，一是非相参性降低了对系统硬件的要求，节省了成本，二是对整个海面监测进行精细化处理，能够更有针对性地实现对海面的动态监测。
1.一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于：步骤2的具体过程为：
3.如权利要求1所述的一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于：步骤3的具体过程为：
4.如权利要求1所述的一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于：步骤4中所述的不同分区是指杂波区、噪声区和杂噪混合区，其一级检测门限值vt1的计算公式如下：
5.如权利要求1所述的一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于：步骤5中所述的采用自适应方法确定目标检测判断值m值和窗口长度n值的具体过程为：
6.如权利要求1所述的一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于：步骤5中所述的通过查表法确定目标检测判断值m和窗口长度n是指提前计算不同距离处的目标检测判断值m和窗口长度n，并通过表格形式记录和存储，实际应用时从表格中查找得到相应距离量程对应的m值和n值；其中，按照下式计算不同距离量程对应的窗口长度n：
7.如权利要求1所述的一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于：步骤5中所述的通过滑窗法进行门限检测获取目标点迹的具体过程为：整帧0/1表中满足连续n个方位单元中有m个1的位置确定为目标位置，整帧脉压数据中目标对位置应的数据构成检测得到的目标点迹。
8.如权利要求1所述的一种适用于海面监测的自适应帧处理方法，其特征在于：步骤6中所述的凝聚处理采用质心法、几何中心法或前沿位置法。
9.一种适用于海面监测的自适应帧处理系统，其特征在于包括：海面分区模块、海况定级模块、低门限检测模块、自适应m/n检测模块、凝聚处理模块和帧间tbd处理模块，其中，海面分区模块对接收到的雷达整帧脉压数据进行背景功率计算，并根据功率水平将整个海面区域分为杂波区、噪声区和杂噪混合区；海况定级模块计算杂波区的功率水平，并根据杂波区的功率水平判断其处于高海况或者低海况；低门限检测模块计算杂波区、噪声区和杂噪混合区的一级检测门限值，并根据门限进行检测，得到单帧0/1表；自适应m/n检测模块根据是否存在帧间tbd模块分别采用自适应方法或查表法确定目标检测判断值m值和窗口长度n值，并滑窗检测，得到目标点迹信息；凝聚处理模块实现对目标点迹信息的凝聚处理，得到凝聚点信息；帧间tbd处理模块采用帧间tbd方法对凝聚点信息进行处理，得到目标检测结果。
