一种雷达数据采集与存储方法与流程

1.本发明涉及雷达检测目标技术领域，具体而言，涉及一种雷达数据采集与存储方法。


背景技术：

2.雷达用于无线电探测和测距，采用无线电的方法发现目标，并得到目标的信息。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，接收的回波中包含目标信息，通过分析回波信息，从而得到目标信息。但返回的回波中还包含噪声和干扰信号，噪声和干扰信号影响目标信息的提取。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种雷达数据采集与存储方法解决了雷达接收单元接收的反射信号中存在噪声和干扰信号的问题。
4.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种雷达数据采集与存储方法，包括以下步骤：s1、通过雷达发射单元发射信号；s2、经目标反射发射信号，通过雷达接收单元接收反射信号；s3、对反射信号进行去噪和去干扰处理，得到有效接收信号；s4、根据有效接收信号和发射信号，提取目标特征；s5、将目标特征进行加密分布式存储。
5.进一步地，所述s1中发射信号的表达式为：其中，为发射信号，为发射信号的幅值，为基础频率，为阵元的编号，为频偏，为发射信号的相位，为时间，为阵元的数量，为余弦函数。
6.进一步地，所述s2中接收到的反射信号的表达式为：其中，为接收到的反射信号，为发射信号，为目标矩阵，为干扰信号，为噪声信号。
7.进一步地，所述s3包括以下分步骤：s31、建立去噪去干扰模型；s32、通过雷达发射单元发射信号到已知目标，得到理论接收信号和实际接收信号；s33、将理论接收信号和实际接收信号构建为训练集；
s34、采用训练集训练去噪去干扰模型，计算训练时的误差；s35、判断误差是否低于误差阈值，若是，则去噪去干扰模型训练完成，若否，则根据误差调整去噪去干扰模型的权重和偏置，并跳转至s34；s36、将反射信号输入训练完成的去噪去干扰模型，得到有效接收信号。
8.上述进一步地方案的有益效果为：本发明将去噪和去干扰过程构建为一个模型，实现同时达到去噪和去干扰的目的。本发明通过雷达发射单元发射信号到已知目标，已知目标的目标特征为已知，因此，可以直接得到理论接收信号，从而实际接收信号与理论接收信号可以构建为训练样本，建立实际接收信号与理论接收信号之间的模型关系，剔除干扰信号和噪声信号，无需探究干扰信号和噪声信号具体对实际接收信号的影响，实现快速的去噪和去干扰。
9.进一步地，所述s31中去噪去干扰模型为：进一步地，所述s31中去噪去干扰模型为：其中，为去噪去干扰模型的实际输出，为实际接收信号，为双曲正切函数，为对数函数，为自然常数，为第一权重，为第一偏置，为第二权重，为第二偏置，为缓存参数。
10.上述进一步地方案的有益效果为：本发明的去噪去干扰模型包括两层权重和偏置，在第一层权重和偏置时，本发明采用对数函数增强输入实际接收信号特征，从而便于双曲正切函数对其进行归一化处理，与实际接收信号相乘，建立实际接收信号到缓存参数的关系，本发明再采用第二权重和偏置建立缓存参数与实际输出的关系，通过两层权重和偏置表达输入与输出的关系，使得模型去噪和去干扰效果更好。
11.进一步地，所述s34中误差的计算公式为：其中，为第次训练时的误差，为去噪去干扰模型的第次训练时的实际输出，为第次训练时的理论接收信号，为临近训练次数，为分数系数，为临近训练次数的编号，为训练次数的编号。
12.上述进一步地方案的有益效果为：本发明采用临近多次训练时实际输出与理论接收信号差值，以及实际输出与理论接收信号的相似情况综合判定误差
情况，仅通过实际输出与理论接收信号差值，仅能体现两者在数值上的差距，其无法体现其相似程度。本发明考虑多次训练的差距从而得到误差，使得训练时能够使得模型在整体上具备更小的误差，从而实现高精度的去噪和去干扰。
13.进一步地，所述s35中调整去噪去干扰模型的权重的公式为：所述调整去噪去干扰模型的偏置的公式为：其中，为第次训练时的权重，为第次训练时的权重，为第次训练时的误差，为第次训练时的偏置，为第次训练时的偏置，为偏导运算，为最大训练次数，为余弦函数。
14.上述进一步地方案的有益效果为：本发明权重和偏置下降程度取决于误差大小和训练次数，在训练初期，误差较大，训练次数较少，因此，权重和偏置快速迭代，在训练后期，误差较小，训练次数较多，权重和偏置缓慢下降，使得模型输出逼近理想值，实现输出的自适应调节。
15.进一步地，所述s4包括以下分步骤：s41、根据有效接收信号和发射信号，建立接收发射关系式，得到目标矩阵；s42、对目标矩阵进行特征值分解，得到特征值；s43、将特征值构建为向量，得到目标特征。
16.上述进一步地方案的有益效果为：经过去噪去干扰模型后，接收发射关系式中不存在干扰信号和噪声信号，求解出目标矩阵，再对目标矩阵进行特征值分解，得到特征值，该特征值代表了目标信息。
17.进一步地，所述s41中接收发射关系式为：其中，为有效接收信号，为发射信号，为目标矩阵。
18.进一步地，所述s5中加密公式为：其中，为加密后的目标特征，为目标特征中特征值的数量，为对数函数，为自然常数，为目标特征存储位置，为加密系数，为加密权重，为取整运算。
19.上述进一步地方案的有益效果为：在得到目标特征后，本发明进行加密存储，在加密时将目标特征存储位置和目标特征中特征值的数量融入到加密公式中，同时还设置了加密权重和加密系数作为调整量，便于增加加密的随机性，便于对数据进行较好的保存。
20.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明通过雷达发射单元发射信号，经过未知目标反射发射信号，再通过雷达接收单元接收反射信号，对接收的反射信号进行去噪和去干扰处理，提取得到有效接收信号，再根据有效接收信号和发射信号的关系，提取出目标特征，再将目标特征进行加密分布式存储，保障目标信息的不丢失。
附图说明
21.图1为一种雷达数据采集与存储方法的流程图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.如图1所示，一种雷达数据采集与存储方法，包括以下步骤：s1、通过雷达发射单元发射信号；所述s1中发射信号的表达式为：其中，为发射信号，为发射信号的幅值，为基础频率，为阵元的编号，为频偏，为发射信号的相位，为时间，为阵元的数量，为余弦函数。
24.s2、经目标反射发射信号，通过雷达接收单元接收反射信号；所述s2中接收到的反射信号的表达式为：其中，为接收到的反射信号，为发射信号，为目标矩阵，为干扰信号，为噪声信号。
25.s3、对反射信号进行去噪和去干扰处理，得到有效接收信号；所述s3包括以下分步骤：s31、建立去噪去干扰模型：s31、建立去噪去干扰模型：其中，为去噪去干扰模型的实际输出，为实际接收信号，为双曲正切函数，为对数函数，为自然常数，为第一权重，为第一偏置，为第二权重，为第二偏置，为缓存参数。
26.本发明的去噪去干扰模型包括两层权重和偏置，在第一层权重和偏置时，本发明
采用对数函数增强输入实际接收信号特征，从而便于双曲正切函数对其进行归一化处理，与实际接收信号相乘，建立实际接收信号到缓存参数的关系，本发明再采用第二权重和偏置建立缓存参数与实际输出的关系，通过两层权重和偏置表达输入与输出的关系，使得模型去噪和去干扰效果更好。
27.s32、通过雷达发射单元发射信号到已知目标，得到理论接收信号和实际接收信号；s33、将理论接收信号和实际接收信号构建为训练集；s34、采用训练集训练去噪去干扰模型，计算训练时的误差；在训练时实际接收信号作为去噪去干扰模型的输入，理论接收信号作为调整权重和偏置的标准。
28.所述s34中误差的计算公式为：其中，为第次训练时的误差，为去噪去干扰模型的第次训练时的实际输出，为第次训练时的理论接收信号，为临近训练次数，为分数系数，为临近训练次数的编号，为训练次数的编号。
29.本发明采用临近多次训练时实际输出与理论接收信号差值，以及实际输出与理论接收信号的相似情况综合判定误差情况，仅通过实际输出与理论接收信号差值，仅能体现两者在数值上的差距，其无法体现其相似程度。本发明考虑多次训练的差距从而得到误差，使得训练时能够使得模型在整体上具备更小的误差，从而实现高精度的去噪和去干扰。
30.s35、判断误差是否低于误差阈值，若是，则去噪去干扰模型训练完成，若否，则根据误差调整去噪去干扰模型的权重和偏置，并跳转至s34；所述s35中调整去噪去干扰模型的权重的公式为：所述调整去噪去干扰模型的偏置的公式为：其中，为第次训练时的权重，为第次训练时的权重，为第次训练
时的误差，为第次训练时的偏置，为第次训练时的偏置，为偏导运算，为最大训练次数，为余弦函数。
31.本发明权重和偏置下降程度取决于误差大小和训练次数，在训练初期，误差较大，训练次数较少，因此，权重和偏置快速迭代，在训练后期，误差较小，训练次数较多，权重和偏置缓慢下降，使得模型输出逼近理想值，实现输出的自适应调节。
32.s36、将反射信号输入训练完成的去噪去干扰模型，得到有效接收信号。
33.本发明将去噪和去干扰过程构建为一个模型，实现同时达到去噪和去干扰的目的。本发明通过雷达发射单元发射信号到已知目标，已知目标的目标特征为已知，因此，可以直接得到理论接收信号，从而实际接收信号与理论接收信号可以构建为训练样本，建立实际接收信号与理论接收信号之间的模型关系，剔除干扰信号和噪声信号，无需探究干扰信号和噪声信号具体对实际接收信号的影响，实现快速的去噪和去干扰。
34.s4、根据有效接收信号和发射信号，提取目标特征；所述s4包括以下分步骤：s41、根据有效接收信号和发射信号，建立接收发射关系式，得到目标矩阵；所述s41中接收发射关系式为：其中，为有效接收信号，为发射信号，为目标矩阵。
35.s42、对目标矩阵进行特征值分解，得到特征值；s43、将特征值构建为向量，得到目标特征。
36.本发明经过去噪去干扰模型后，接收发射关系式中不存在干扰信号和噪声信号，求解出目标矩阵，再对目标矩阵进行特征值分解，得到特征值，该特征值代表了目标信息。
37.s5、将目标特征进行加密分布式存储。
38.所述s5中加密公式为：其中，为加密后的目标特征，为目标特征中特征值的数量，为对数函数，为自然常数，为目标特征存储位置，为加密系数，为加密权重，为取整运算。
39.在得到目标特征后，本发明进行加密存储，在加密时将目标特征存储位置和目标特征中特征值的数量融入到加密公式中，同时还设置了加密权重和加密系数作为调整量，便于增加加密的随机性，便于对数据进行较好的保存。
40.本发明中分布式存储的模型为：其中，为在第台设备上存储目标特征的位置，为s形激活函数，为双曲正切激活函数，为自然常数，为取整运算，为取余运算，为存储设备的编号。
41.本发明在分布式存储时，存储位置由分布式存储模型计算出的位置决定，不同的存储设备，其存储位置不同，因此，本发明在存储位置同样也存在随机性，使得数据更安全。在加密或者存储过程都采用取整运算，便于目标数据的还原。
42.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明通过雷达发射单元发射信号，经过未知目标反射发射信号，再通过雷达接收单元接收反射信号，对接收的反射信号进行去噪和去干扰处理，提取得到有效接收信号，再根据有效接收信号和发射信号的关系，提取出目标特征，再将目标特征进行加密分布式存储，保障目标信息的不丢失。
43.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种雷达数据采集与存储方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、通过雷达发射单元发射信号；s2、经目标反射发射信号，通过雷达接收单元接收反射信号；s3、对反射信号进行去噪和去干扰处理，得到有效接收信号；s4、根据有效接收信号和发射信号，提取目标特征；s5、将目标特征进行加密分布式存储。2.根据权利要求1所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s1中发射信号的表达式为：其中，为发射信号，为发射信号的幅值，为基础频率，为阵元的编号，为频偏，为发射信号的相位，为时间，为阵元的数量，为余弦函数。3.根据权利要求1所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s2中接收到的反射信号的表达式为：其中，为接收到的反射信号，为发射信号，为目标矩阵，为干扰信号，为噪声信号。4.根据权利要求1所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s3包括以下分步骤：s31、建立去噪去干扰模型；s32、通过雷达发射单元发射信号到已知目标，得到理论接收信号和实际接收信号；s33、将理论接收信号和实际接收信号构建为训练集；s34、采用训练集训练去噪去干扰模型，计算训练时的误差；s35、判断误差是否低于误差阈值，若是，则去噪去干扰模型训练完成，若否，则根据误差调整去噪去干扰模型的权重和偏置，并跳转至s34；s36、将反射信号输入训练完成的去噪去干扰模型，得到有效接收信号。5.根据权利要求4所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s31中去噪去干扰模型为：扰模型为：其中，为去噪去干扰模型的实际输出，为实际接收信号，为双曲正切函数，为对数函数，为自然常数，为第一权重，为第一偏置，为第二权重，为第二偏置，为缓存参数。6.根据权利要求4所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s34中误差的计
算公式为：其中，为第次训练时的误差，为去噪去干扰模型的第次训练时的实际输出，为第次训练时的理论接收信号，为临近训练次数，为分数系数，为临近训练次数的编号，为训练次数的编号。7.根据权利要求4所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s35中调整去噪去干扰模型的权重的公式为：所述调整去噪去干扰模型的偏置的公式为：其中，为第次训练时的权重，为第次训练时的权重，为第次训练时的误差，为第次训练时的偏置，为第次训练时的偏置，为偏导运算，为最大训练次数，为余弦函数。8.根据权利要求1所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s4包括以下分步骤：s41、根据有效接收信号和发射信号，建立接收发射关系式，得到目标矩阵；s42、对目标矩阵进行特征值分解，得到特征值；s43、将特征值构建为向量，得到目标特征。9.根据权利要求8所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s41中接收发射关系式为：其中，为有效接收信号，为发射信号，为目标矩阵。10.根据权利要求1所述的雷达数据采集与存储方法，其特征在于，所述s5中加密公式为：其中，为加密后的目标特征，为目标特征中特征值的数量，为对数函数，为自然常数，为目标特征存储位置，为加密系数，为加密权重，为取整运算。

技术总结
本发明提供了一种雷达数据采集与存储方法，属于雷达检测目标技术领域，本发明通过雷达发射单元发射信号，经过未知目标反射发射信号，再通过雷达接收单元接收反射信号，对接收的反射信号进行去噪和去干扰处理，提取得到有效接收信号，再根据有效接收信号和发射信号的关系，提取出目标特征，再将目标特征进行加密分布式存储，保障目标信息的不丢失。保障目标信息的不丢失。保障目标信息的不丢失。


技术研发人员：薛爱伦 张欣 周强 彭维刚 周世文
受保护的技术使用者：成都实时技术股份有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/7/18