本发明涉及量子雷达,具体涉及一种量子雷达修正几何因子的确定方法、装置、设备及介质。
背景技术:
1、原始的量子雷达回波信号除包含直流的背景偏置,还包含大量的背景噪声,由于信号解析依赖较高的信噪比,背景噪声的存在一方面降低雷达的有效探测距离,另一方面噪声的存在会干扰信号解析,使解析结果包含较大的不确定性。因此,信号去噪是量子雷达信号解析预处理流程中至关重要的一步。
2、在信号去噪环节,有很多经典的去噪方法,如滑动平均、savitzky-golay去噪及小波去噪等。量子雷达水平扫描探测大气污染的回波信号去噪时,需要在去除背景噪声的同时,最大程度保留雷达回波信号中的细节信息,特别是污染热点信息。同时由于太阳光干扰,导致白天噪声偏大是量子雷达普遍存在的问题,在信号去噪时都需要重点考虑。
3、量子雷达探测系统中,在激光器原始发散角、扩束器倍率、收发光轴偏离间隔、望远镜的焦距、小孔光阑孔径大小等参数的共同作用下,在量子雷达的接收视场中,会根据各区域接收信号数量的不同划分出盲区、过渡区和充满区。在量子雷达的过渡区,回波信号在距离量子雷达的不同位置,进入视场的比例不同,部分数据无法被使用。
4、因此,如何通过修正量子雷达的过渡区中回波信号进入视场的比例,以提高过渡区数据的利用率成为了目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于如何提高过渡区数据的利用率。
2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的:
3、本发明提出了一种量子雷达修正几何因子的确定方法,所述方法包括:
4、基于当前距离与初始回波信号,确定距离平方修正信号,其中,所述当前距离为目标位置与量子雷达的距离;
5、在所述距离平方修正信号的预设距离区间内,对所述距离平方修正信号进行拟合处理,确定第一拟合系数和第二拟合系数;
6、基于所述当前距离、所述第一拟合系数和所述第二拟合系数,确定真实距离平方修正信号;
7、基于所述距离平方修正信号和所述真实距离平方修正信号,确定所述量子雷达对应的几何因子曲线。
8、进一步地,在所述基于当前距离与初始回波信号,确定距离平方修正信号之前,所述方法还包括:
9、获取所述量子雷达的采样时间,基于光速与所述采样时间,确定所述当前距离;
10、基于所述当前距离,计算所述初始回波信号为:
11、
12、式中,p(z)为所述初始回波信号,z为所述当前距离,c为所述量子雷达的硬件常数,β(z)为所述当前距离对应的后向散射系数,α(z')为表示距离z处大气的消光系数,z'为当前距离对时间的微分,*为相乘符号。
13、进一步地,所述基于当前距离与初始回波信号,确定距离平方修正信号,包括:
14、计算所述当前距离的平方值与所述初始回波信号,确定所述距离平方修改信号为:
15、
16、式中,s(z)为所述距离平方修正信号,p(z)为所述初始回波信号,z为所述当前距离,c为所述量子雷达的硬件常数,β(z)为所述当前距离对应的后向散射系数,α(z)为所述当前距离对应的大气消光系数,α(z')为表示距离z'处大气的消光系数,z'为当前距离对时间的微分,*为相乘符号。
17、进一步地,所述距离平方修正信号的预设距离区间为所述距离平方修正信号的自然对数曲线中趋近于直线且呈单调下降趋势的区间。
18、进一步地,所述在所述距离平方修正信号的预设距离区间内,对所述距离平方修正信号进行拟合处理,确定第一拟合系数和第二拟合系数,包括:
19、在所述距离平方修正信号的预设距离区间内,对所述距离平方修正信号进行拟合处理,得到斜率与截距分别作为所述第一拟合系数和所述第二拟合系数。
20、进一步地,所述基于所述当前距离、所述第一拟合系数和所述第二拟合系数,确定真实距离平方修正信号,公式表示为:
21、sf(z)=exp(k*z+b)
22、式中,sf(z)为所述真实距离平方修正信号,k为所述第一拟合系数,b为所述第二拟合系数,z为所述当前距离,*为相乘符号。
23、进一步地,所述基于所述距离平方修正信号和所述真实距离平方修正信号,确定所述量子雷达对应的几何因子曲线,包括:
24、计算所述距离平方修正信号和所述真实距离平方修正信号的比值,确定所述当前距离对应的几何因子;
25、在所述预设距离区间内将各所述几何因子聚合,生成所述几何因子曲线。
26、此外,本发明还提出了一种量子雷达修正几何因子的确定装置,所述装置包括:
27、平方修正信号确定模块,用于基于当前距离与初始回波信号,确定距离平方修正信号,其中,所述当前距离为目标位置与量子雷达的距离;
28、拟合模块,用于在所述距离平方修正信号的预设距离区间内,对所述距离平方修正信号进行拟合处理,确定第一拟合系数和第二拟合系数;
29、真实距离信号确定模块,用于基于所述当前距离、所述第一拟合系数和所述第二拟合系数,确定真实距离平方修正信号;
30、几何因子曲线确定模块,用于基于所述距离平方修正信号和所述真实距离平方修正信号,确定所述量子雷达对应的几何因子曲线。
31、此外,本发明还提出了一种计算机设备,所述计算机设备包括存储器和处理器;
32、所述存储器用于存储计算机程序;
33、所述处理器,用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时实现如上所述的量子雷达修正几何因子的确定方法。
34、此外,本发明还提出了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如上所述的量子雷达修正几何因子的确定方法。
35、本发明的优点在于:通过根据当前距离与初始回波信号来确定距离平方修正信号,通过将随着距离衰减的初始回波信号转换为电信号形式的距离平方修正信号,与距离平方成反比的信号,因此随着距离的增加,信号的强度不是线性衰减,而是以平方的关系衰减得更快,有助于突出近距离处的信号,降低远距离处信号的权重;通过距离平方修正,原始信号中的噪声成分也会被相应地加权,由于近距离的信号强度高,其噪声影响相对较小,而远距离的信号强度低,其噪声影响会更大,由于远距离信号在距离平方修正后对总体信号的贡献较小,因此整体上可以减少噪声对信号解析的影响,避免了噪声对信号的干扰;其次通过将平方修正信号拟合生成真实距离平方修正信号,通过拟合技术,可以从观测到的平方修正信号中提取出更真实、更可靠的信号模型,这种模型可以更好地代表实际的物理过程,减少由于大气效应和其他随机因素带来的误差,使得在大气环境较差的环境中依然可以通过量子雷达获取更为稳定的数据,两种信号的比值可以修正其余的回波信号进入视场的比例,以提高过渡区中数据的利用率。
36、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
1.一种量子雷达修正几何因子的确定方法,其特征在于,所述方法包括:
2.如权利要求1所述的量子雷达修正几何因子的确定方法,其特征在于,在所述基于当前距离与初始回波信号,确定距离平方修正信号之前,所述方法还包括:
3.如权利要求1所述的量子雷达修正几何因子的确定方法,其特征在于,所述基于当前距离与初始回波信号,确定距离平方修正信号,包括:
4.如权利要求1所述的量子雷达修正几何因子的确定方法,其特征在于,所述距离平方修正信号的预设距离区间为所述距离平方修正信号的自然对数曲线中趋近于直线且呈单调下降趋势的区间。
5.如权利要求1所述的量子雷达修正几何因子的确定方法,其特征在于,所述在所述距离平方修正信号的预设距离区间内,对所述距离平方修正信号进行拟合处理,确定第一拟合系数和第二拟合系数,包括:
6.如权利要求1所述的量子雷达修正几何因子的确定方法,其特征在于,所述基于所述当前距离、所述第一拟合系数和所述第二拟合系数,确定真实距离平方修正信号,公式表示为:
7.如权利要求1所述的量子雷达修正几何因子的确定方法,其特征在于,所述基于所述距离平方修正信号和所述真实距离平方修正信号,确定所述量子雷达对应的几何因子曲线,包括:
8.一种量子雷达修正几何因子的确定装置,其特征在于,所述装置包括:
9.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括存储器和处理器;
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如权利要求1至7中任一项所述的量子雷达修正几何因子的确定方法。
