具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明的描述中，所用术语仅用于说明目的，并非旨在限制本发明的范围。术语“包括”和/或“包含”用于指定所述元件、步骤、操作和/或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他元件、步骤、操作和/或组件的情况。术语“第一”、“第二”等可能用于描述各种元件，不代表顺序，且不对这些元件起限定作用。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个及两个以上。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。结合以下附图，这些和/或其他方面变得显而易见，并且，本领域普通技术人员更容易理解关于本发明所述实施例的说明。附图仅出于说明的目的用来描绘本发明所述实施例。本领域技术人员将很容易地从以下说明中认识到，在不背离本发明所述原理的情况下，可以采用本发明所示结构和方法的替代实施例。

本发明实施例所述的一种高频地波雷达一阶峰信噪比阈值确定方法，如图1所示，所述方法包括：

S1，根据预设时间段内历史雷达采样数据的雷达回波信号能量和噪声能量数据，生成以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表，其中，所述以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表包括多个时刻，每个时刻包括各个距离元对应的信噪比阈值；

S2，根据雷达实际的工作时间和实际的距离元，从所述以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表中提取与所述实际的工作时间和所述实际的距离元对应的信噪比阈值。

高频地波雷达是一种通过接收海面反射回来的电磁波信号来测量海洋表面状态的仪器。海面上同一波长的海浪受其空间传播特性的影响在各个方向上都存在一定的分量，所以在雷达的径向方向总是同时存在远离和靠近的两列满足布拉格散射波长的海浪。这两列海浪的回波在回波多普勒谱中表现为有两个很强的谱峰并且对称。这两个谱峰称之为一阶峰。这两列海浪的回波多普勒频移取决于对应海浪波列的相速度。由于海流对海浪有运输作用，搭载在海流上的海浪的相速度是静水中海浪的相速度与海流流速在海浪前进方向上分量叠加。因此，根据海浪的当前相速度与无海流时的海浪相速度之差便能计算出在雷达径向方向上的海流流速，即径向流流速。

在已知雷达工作频率的情况下，只要我们能够测出海浪目标回波的多普勒频移就能计算出对应的海流流速。在使用一阶峰对应频点计算多普勒频移前，我们需要判断该一阶峰是否可以用来提取海流参数。判断依据是一阶峰能量的信噪比是否超过信噪比阈值。

目前高频地波雷达一阶峰信噪比阈值的确定方法主要有以下三种：

1、全距离段定值：在雷达探测距离范围内，将信噪比阈值设为一个定值。

2、分距离段阶梯定值：以雷达最大探测距离的一半为界，对小于和大于该最大探测距离的区域分别赋予一个固定的信噪比阈值。

3、分距离段阶梯和线性组合：根据雷达探测距离将雷达探测区域分为三个区间，在靠近雷达站的区间和远离雷达站的区间赋予固定的信噪比阈值，中间区间使用线性方程实现信噪比阈值随距离的动态调整，根据历往经验数据确定中间区域的距离上下限来实现三个区间的划分。

高频电磁波沿海面传播的理想能量衰减不是随距离线性衰减的，且噪声能量在频带内也存在一定的波动。因此上述三种信噪比阈值的确定方法都无法合理的对应频带内信噪比的变化。在实际信噪比下降比较快速的区域，上述方法确定的信噪比阈值会远大于实际信噪比，使得该区域内的信号都会被丢弃，而这些舍弃的信号既有噪声信号也包括那些由于海况导致的衰减过大的回波信号。在实际信噪比变化缓慢的区域，上述方法确定的信噪比阈值会远小于实际信噪比，使得一些噪声信号会被误认为有效信号而进行提取，导致最终结果中出现很多实际是噪声的海流数据。

理论上的高频电磁波沿海面传播能量衰减曲线是类似高阶指数曲线，因此上述方法通过线性计算得到的信噪比阈值并不适用。即使使用高阶指数方程来拟合能量衰减曲线，但由于回波能量衰减还受到测量海域的盐度、水深等环境因素的影响，因此拟合曲线得到的信噪比阈值也无法符合信号和噪声的实际变化规律，仍旧需要根据所测海域的实际环境来修正拟合的信噪比阈值。

本发明所述方法以雷达实测数据（预设时间段内历史雷达采样数据）计算信噪比阈值，由于实测数据将探测海域的盐度、水温、水深、雷达的通道状态等因素对信号能量的影响都纳入到信噪比阈值中，相较于信噪比阈值较阶梯式信噪比阈值和区间信噪比阈值线性调整方法得到的阈值，得到的信噪比阈值更加符合实际情况下信号和噪声能量的变化规律，更能符合雷达设备的当前状况和雷达探测海域的实际情况。

本发明所述方法采用了查找信噪比阈值查找表的方法确定实际工作时间和距离元对应的阈值，相较于理论曲线拟合的方式，在实际使用过程中比计算方程更为快捷简单的得到信噪比阈值结果。且信噪比阈值查找表以雷达单场数据时间和雷达探测距离元为索引，使信噪比阈值与雷达数据的时间和各个距离元对应，省去了对确定信号衰减跳变时间点的流程，提高了对应信噪比阈值与雷达信号能量变化的相关性，同时无需对信噪比阈值在时间和空间上进行额外处理，提高了信噪比阈值确定过程的整体效率。

一种可选的实施方式中，所述预设时间段内历史雷达采样数据包括多天的雷达采样数据，每天的雷达采样数据包括多场数据，所述S1包括：

S11，对每天中一场数据，对每个距离元的实际信号功率和实际噪声功率进行处理，得到每个距离元对应的信噪比；

S12，基于每天中多场数据的各个距离元对应的信噪比，得到第一信噪比阈值查找表，其中，所述第一信噪比阈值查找表包括一天中的多个时刻，每个时刻包括各个距离元对应的信噪比；

S13，根据预设时刻数，对所述第一信噪比阈值查找表进行时间补齐，得到第二信噪比阈值查找表；

S14，提取预设时间段内各个所述第二信噪比阈值查找表中同一位置的元素，组成序列表，所述同一位置表示同一时刻的同一距离元对应的信噪比，所述序列表包括多个时刻，每个时刻包括各天的同一距离元对应的信噪比；

S15，在所述序列表中，对每个时刻的各天的同一距离元对应的信噪比进行处理，得到每个时刻的各个距离元对应的信噪比阈值，并生成以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表。

可以理解的是，本发明所述方法对信噪比阈值进行了空间和时间上的处理，所述步骤S11-S13可以理解为信噪比阈值空间处理，所述步骤S14-S15可以理解为信噪比阈值时间处理。一场数据对应一个采集时间段，一个采集时间段包括采集的起始时间和结束时间，一个结束时间对应一个时刻，每场数据按照其采集时间段的结束时间存储其数据，因此存储每场数据的时间即是其结束时间对应的时刻。

一种可选的实施方式中，所述S11包括：

S111，对每天中一场数据，提取全部距离元的信号能量和噪声能量，得到信号能量和噪声能量列表，其中，所述信号能量和噪声能量列表包括多个频点，每个频点包括各个距离元对应的实际信号功率和实际噪声功率；

S112，基于所述信号能量和噪声能量列表，对每个距离元，确定所有频点的实际信号功率的均值，以及每个频点的实际信号功率和所述均值之间的方差，并将方差最小值对应频点的实际信号功率作为距离元的信号功率，得到所有距离元的信号功率；

基于所述信号能量和噪声能量列表，对每个距离元，确定位于所有频点中两侧频点的实际噪声功率的平均值，并将平均值作为距离元的噪声功率，得到所有距离元的噪声功率，其中，所述两侧频点的数量为所有频点数量的1/4；

S113，基于每个距离元的信号功率和每个距离元的噪声功率，得到每个距离元对应的信噪比。

一种可选的实施方式中，所述S13中，在对所述第一信噪比阈值查找表进行时间补齐时，

所缺时刻的各个距离元对应的信噪比分别通过对所述所缺时刻的前后时刻的各个距离元对应的信噪比进行插值计算得到。

一种可选的实施方式中，所述S15包括：

S151，在所述序列表中，对当前时刻中的所有信噪比，确定信噪比均值和信噪比中值；

S152，在所述序列表中，对当前时刻的每个信噪比，确定信噪比与所述信噪比均值之间的第一差值以及信噪比与所述信噪比中值之间的第二差值，得到第一差值和第二差值的绝对值之和；

S153，在所述序列表中，对当前时刻的当前距离元，将绝对值之和最小值对应的信噪比作为当前时刻的当前距离元对应的信噪比阈值；

S154，对所述序列表中的每个时刻的每个距离元，重复S151-S153，得到每个时刻的各个距离元对应的信噪比阈值，生成以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表。

一种可选的实施方式中，所述S2包括：

S21，通过雷达实际的工作时间 、所述以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表的起始时刻，以及雷达采样的时间间隔，得到时间索引；

S22，通过实际的距离元与起始距离元之差，得到距离元索引；

S23，从所述以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表中，提取与所述时间索引和所述距离元对应的信噪比阈值。

举例说明，本发明所述方法采用如下流程：

步骤1，收集监测海域一周时间的雷达采样数据（预设时间段内历史雷达采样数据），提取每天每场数据的全部距离元的信号能量和噪声能量，得到信号能量和噪声能量列表，并按天保存。

如表1所示，示出了第一天Day1的信号能量和噪声能量列表，其中，StationName_YYMMD1_HHMMS1_PtSum_CHSum.Ft1、StationName_YYMMD1_HHMMS2_PtSum_CHSum.Ft1、……、StationName_YYMMD1_HHMMSS_PtSum_CHSum.Ft1分别表示每个频点。

对于频点StationName_YYMMD1_HHMMS1_PtSum_CHSum.Ft1，S1list，N1分别表示距离元1对应的实际信号功率和实际噪声功率，S2list，N2分别表示距离元2对应的实际信号功率和实际噪声功率，S3list，N3分别表示距离元3对应的实际信号功率和实际噪声功率，……，Snlist，Nn分别表示距离元N对应的实际信号功率和实际噪声功率。表1中其他频点的各个距离元对应的实际信号功率和实际噪声功率如频点StationName_YYMMD1_HHMMS1_PtSum_CHSum.Ft1所描述，这里不再赘述。

表1

步骤2，每场数据中每个距离元，计算所有频点的实际信号功率的均值，以及每个频点的实际信号功率相对于该均值的方差，取方差最小值对应的频点的实际信号功率作为该距离元的信号功率。相应的，对每场数据中每个距离元，计算位于所有频点中两侧频点的实际噪声功率的平均值，并将平均值作为距离元的噪声功率，其中两侧频点的数量是所有频点数量的1/4。

步骤3，由步骤2计算得到的每个距离元的信号功率和步骤1得到的每个距离元的噪声功率，计算每个距离元对应的信噪比，得到一场数据中各个距离元对应的信噪比。

对于一天时间，有多场数据，对每一场数据重复步骤1-3，可以得到一天时间中多场数据的各个距离元对应的信噪比，得到第一信噪比阈值查找表。如表2所示，示出了一天中的第一信噪比阈值查找表，YYMMD1_HHM1SS、YYMMD1_HHM2SS、……、YYMMD1_HHMMSS分别表示第一天的时刻HHM1SS、第一天的时刻HHM1SS、……、第一天的时刻HHMMSS，SNR11、SNR12、SNR13、……、SNR1N分别表示第一天的时刻HHM1SS时，距离元1、距离元2、距离元3、……、距离元N对应的信噪比。

表2

步骤4，按照每天雷达数据总场数（即每天雷达单场数据文件总数的理论值），第一信噪比阈值查找表进行时间补齐，所缺时刻的信噪比，通过前后时间点插值得到，得到第二信噪比阈值查找表。

步骤5，对一周中每天的第二信噪比阈值查找表，分别提取同一位置元素组成序列表。如表3所示，示出了部分序列表，时刻HHM1SS时，Day1 T1-R1信噪比、Day2 T1-R1信噪比、Day3T1-R1信噪比、……、Day7 T1-R1信噪比分别表示第一天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比、第二天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比、第三天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比、……、第七天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比。

表3

分别计算序列表中每个时刻的所有信噪比的均值和中值，例如计算时刻HHM1SS时，第一天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比、第二天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比、第三天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比、……、第七天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比的均值以及中值。

步骤6，分别计算序列表中每个时刻中每个元素与步骤5得到的均值差和中值差的绝对值之和，并取绝对值之和的最小值对应的信噪比为该时刻和该距离元的信噪比阈值。例如，将表3中第三天的时刻HHM1SS时距离元1的信噪比作为时刻HHM1SS和距离元1的信噪比阈值。

步骤7，将步骤3中得到的一周7天的第一信噪比阈值查找表重复步骤4-6，得到以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表。如表4所示，示出了时刻t0时，距离元1、距离元2、距离元3、……、距离元N的信噪比阈值分别为SNR01、SNR02、SNR03、……、SNR0N。

表4

步骤8，在实际使用时，通过数据文件的时间、以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表中参考起始时刻和数据文件生成时间间隔，即可得到时间索引，该时间索引作为一个时间标识。距离元索引通过实际的距离元与网格的起始距离元之差即可得到。通过时间索引和距离元索引即可得到对应的信噪比阈值。

根据雷达的扫描范围预先进行网格单元的划分，在雷达扫描范围内，对于一帧雷达回波图像，在方位维上被划分为多个方位单元，每个方位单元的距离维上被划分为多个距离单元，每个方位单元中的一个距离单元组成一个网格单元。

本发明实施例所述的一种高频地波雷达一阶峰信噪比阈值确定系统，所述系统包括：

信噪比阈值查找表确定模块，用于根据预设时间段内历史雷达采样数据的雷达回波信号能量和噪声能量数据，生成以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表，其中，所述以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表包括多个时刻，每个时刻包括各个距离元对应的信噪比阈值；

信噪比阈值提取模块，用于根据雷达实际的工作时间和实际的距离元，从所述以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表中提取与所述实际的工作时间和所述实际的距离元对应的信噪比阈值。

一种可选的实施方式中，所述信噪比阈值查找表确定模块包括：

对每天中一场数据，对每个距离元的实际信号功率和实际噪声功率进行处理，得到每个距离元对应的信噪比；

基于每天中多场数据的各个距离元对应的信噪比，得到第一信噪比阈值查找表，其中，所述第一信噪比阈值查找表包括一天中的多个时刻，每个时刻包括各个距离元对应的信噪比；

根据预设时刻数，对所述第一信噪比阈值查找表进行时间补齐，得到第二信噪比阈值查找表；

提取预设时间段内各个所述第二信噪比阈值查找表中同一位置的元素，组成序列表，所述同一位置表示同一时刻的同一距离元对应的信噪比，所述序列表包括多个时刻，每个时刻包括各天的同一距离元对应的信噪比；

在所述序列表中，对每个时刻的各天的同一距离元对应的信噪比进行处理，得到每个时刻的各个距离元对应的信噪比阈值，并生成以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表。

一种可选的实施方式中，所述对每天中一场数据，对每个距离元的实际信号功率和实际噪声功率进行处理，得到每个距离元对应的信噪比，包括：

对每天中一场数据，提取全部距离元的信号能量和噪声能量，得到信号能量和噪声能量列表，其中，所述信号能量和噪声能量列表包括多个频点，每个频点包括各个距离元对应的实际信号功率和实际噪声功率；

基于所述信号能量和噪声能量列表，对每个距离元，确定所有频点的实际信号功率的均值，以及每个频点的实际信号功率和所述均值之间的方差，并将方差最小值对应频点的实际信号功率作为距离元的信号功率，得到所有距离元的信号功率；基于所述信号能量和噪声能量列表，对每个距离元，确定位于所有频点中两侧频点的实际噪声功率的平均值，并将平均值作为距离元的噪声功率，得到所有距离元的噪声功率，其中，所述两侧频点的数量为所有频点数量的1/4；

基于每个距离元的信号功率和每个距离元的噪声功率，得到每个距离元对应的信噪比。

一种可选的实施方式中，在对所述第一信噪比阈值查找表进行时间补齐时，

所缺时刻的各个距离元对应的信噪比分别通过对所述所缺时刻的前后时刻的各个距离元对应的信噪比进行插值计算得到。

一种可选的实施方式中，所述在所述序列表中，对每个时刻的各天的同一距离元对应的信噪比进行处理，得到每个时刻的各个距离元对应的信噪比阈值，并生成以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表，包括：

在所述序列表中，对当前时刻中的所有信噪比，确定信噪比均值和信噪比中值；

在所述序列表中，对当前时刻的每个信噪比，确定信噪比与所述信噪比均值之间的第一差值以及信噪比与所述信噪比中值之间的第二差值，得到第一差值和第二差值的绝对值之和；

在所述序列表中，对当前时刻的当前距离元，将绝对值之和最小值对应的信噪比作为当前时刻的当前距离元对应的信噪比阈值；

对所述序列表中的每个时刻的每个距离元，重复上述步骤，得到每个时刻的各个距离元对应的信噪比阈值，生成以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表。

一种可选的实施方式中，所述信噪比阈值提取模块包括：

通过雷达实际的工作时间 、所述以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表的起始时刻，以及雷达采样的时间间隔，得到时间索引；

通过实际的距离元与起始距离元之差，得到距离元索引；

从所述以时刻和距离元为索引的信噪比阈值查找表中，提取与所述时间索引和所述距离元对应的信噪比阈值。

本公开还涉及一种电子设备，包括服务器、终端等。该电子设备包括：至少一个处理器；与至少一个处理器通信连接的存储器；以及与存储介质通信连接的通信组件，所述通信组件在处理器的控制下接收和发送数据；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行以实现上述实施例中的方法。

在一种可选的实施方式中，存储器作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现方法。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储选项列表等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至外接设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个模块存储在存储器中，当被一个或者多个处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的方法。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

本公开还涉及一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行上述部分或全部的方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备（可以是单片机，芯片等）或处理器（processor）执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域普通技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本领域技术人员应理解，尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。