機(jī)載雷達(dá)地雜波信號(hào)仿真

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1、機(jī)載雷達(dá)的地雜波仿真實(shí)現(xiàn)前言機(jī)載雷達(dá)由于架設(shè)在運(yùn)動(dòng)的高空平臺(tái)上，具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍大、機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，可以執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)偵察、預(yù)警等任務(wù)。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中起到關(guān)鍵作用，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中越來越不可缺少，因此近年來受到廣泛重視。但由于機(jī)載雷達(dá)的應(yīng)用面臨非常復(fù)雜的雜波環(huán)境，雜波功率很強(qiáng)，載機(jī)的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)效應(yīng)使雜波譜展寬。此外，飛機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，雜波背景的特性會(huì)隨時(shí)間變化。因此，有效地抑制這種時(shí)間非平穩(wěn)和空間非平均的雜波干擾時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)有效完成地面目標(biāo)和低空飛行目標(biāo)檢測(cè)必須解決的首要問題。從理想雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中知道，雷達(dá)設(shè)計(jì)的目的提出之后，首先要考慮的是環(huán)境的影響，地海雜波

2、環(huán)境對(duì)雷達(dá)性能的發(fā)揮是一個(gè)嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，尤其是機(jī)載下視雷達(dá)，會(huì)遇到更加惡劣的雜波環(huán)境，能否正確估計(jì)雜波對(duì)雷達(dá)性能的影響，是雷達(dá)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵之一。。機(jī)載雷達(dá)遇到的地面雜波不僅強(qiáng)度大，多普勒頻譜寬，而且可能在所有的距離上成為目標(biāo)檢測(cè)的背景；另一方面，雷達(dá)機(jī)載飛行地域廣、地形地貌多種多樣，僅使用一些簡(jiǎn)單的、典型的雜波數(shù)據(jù)已不能滿足需要。因此，只有弄清楚地面/海面雜波的特性，才能夠正確地確定機(jī)載雷達(dá)方案，選擇主要的技術(shù)參數(shù)。例如：1.只有根據(jù)各種地形和海面雜波的主要特征參數(shù)，并經(jīng)過嚴(yán)格的雜波計(jì)算，才能得到比較準(zhǔn)確的雜波強(qiáng)度和頻譜數(shù)據(jù)，從而在這個(gè)基礎(chǔ)上確定雷達(dá)的技術(shù)方案，對(duì)信號(hào)質(zhì)量、系統(tǒng)動(dòng)

3、態(tài)范圍、天線副瓣電平等指標(biāo)提出要求。2.只有弄清楚雜波的分布特性及參數(shù)，才能恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)雜波抑制器的頻率響應(yīng)特性和恒虛警處理器，更加有效地消除主瓣雜波，并在一定的副雜波背景中檢測(cè)目標(biāo)。3.雷達(dá)信號(hào)模擬器是調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)載雷達(dá)性能的必要手段，但只有在弄清楚雜波的特性參數(shù)以后，才能夠?qū)π盘?hào)及雜波模擬器提出合理的、準(zhǔn)確的要求。目前使用雜波模型主要有三種方式：描述雜波幅度和功率譜的統(tǒng)計(jì)模型，描述雜波散射單元機(jī)理的機(jī)理模型，描述由試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬和與頻率、極化、俯角、環(huán)境參數(shù)等物理量之間依賴關(guān)系的關(guān)系模型。1.描述雜波散射單元機(jī)理的機(jī)理模型雜波機(jī)理模型的研究是屬于雜波雷達(dá)截面的理論分析范疇，即根據(jù)各

4、種電磁散射理論研究雜波單元產(chǎn)生散射場(chǎng)的各種機(jī)理，并利用各種計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)定量預(yù)估各種情況下雜波單元的雷達(dá)散射截面特征。散射過程的討論必須同特定的結(jié)構(gòu)單元結(jié)合起來，這是機(jī)理模型分析的基本點(diǎn)。在散射單元的物理結(jié)構(gòu)方面，對(duì)于現(xiàn)有的一些比較成功的地雜波和海雜波模型（如組合表面模型）一般都只是對(duì)于特定的地貌、海情，或者是信號(hào)形式提供了某些參考，缺乏通用的、非常成功的模型。研究雜波性質(zhì)的困難可以歸結(jié)為缺乏對(duì)散射單元構(gòu)成特性及其散射過程的定量描述，這種描述應(yīng)當(dāng)能夠反映出散射機(jī)理以及各種因素的影響，而這些困難也正是當(dāng)今雜波機(jī)理模型研究的前沿。2.描述雜波后向散射系數(shù)的概率密度分布模型雷達(dá)雜

5、波是來自雷達(dá)分辨單元內(nèi)的許多散射體回波的矢量和。由于機(jī)載雷達(dá)分辨單元內(nèi)一般包括許多隨機(jī)分布的散射體，它們的介電常數(shù)和幾何特性等都是隨機(jī)變量，同時(shí)散射體或雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)也將引起回波振幅和相位的變化，這些原因?qū)е码s波的雷達(dá)散射截面具有隨機(jī)起伏的性質(zhì)，此隨機(jī)起伏性可以用。其通過雷達(dá)接收機(jī)的包絡(luò)檢波器后的幅度概率密度函數(shù)描述。常用的概率密度分布有瑞利(Rayleigh)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Weibull分布和K分布等。3.描述由試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬和與頻率、極化、俯角、環(huán)境參數(shù)等物理量依賴的關(guān)系模型雜波的關(guān)系模型機(jī)載雷達(dá)地面雜波模型不僅和環(huán)境有關(guān)，而且還和雷達(dá)平臺(tái)位置、系統(tǒng)工作參數(shù)、天線特性有關(guān)。隨著

6、雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)雷達(dá)雜波認(rèn)識(shí)的不斷深入，研究人員先后建立了一系列的雜波統(tǒng)計(jì)模型。主要分為兩類：一是幅度分布模型，二是功率譜（相關(guān)性）模型，其中相關(guān)特性是從時(shí)域和空域兩個(gè)方面展開研究的。地雜波地雜波，除由人造建筑物所產(chǎn)生的點(diǎn)雜波外，是一種分布散射現(xiàn)象。這種分布雜波用散射系數(shù)來描述。是雷達(dá)截面積的密度，單位為地面上每單位面積的雷達(dá)截面積。設(shè)地面上一個(gè)單元的面積為，則此單元上的雷達(dá)截面積為。點(diǎn)雜波和點(diǎn)目標(biāo)一樣，可以用雷達(dá)截面積來描述。可以采用不同的方法來建立地雜波的模型。對(duì)于地面雷達(dá)，我們往往感興趣的是該雷達(dá)在特定的場(chǎng)地上工作性能如何，在這種情況下，實(shí)際的地形特征是很重要的

7、。而對(duì)于機(jī)載雷達(dá)，通常我們對(duì)雷達(dá)在某一個(gè)特定場(chǎng)地上的工作性能完全不感興趣，因?yàn)樵搱?chǎng)地也許并不代表雷達(dá)所可能遇到的平均情況或最壞情況。機(jī)載雷達(dá)的性能與非均勻地面雜波的特性有密切的關(guān)系。大多數(shù)這樣的雷達(dá)，具有某種自適應(yīng)的功能，以適應(yīng)從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域時(shí)地面雜波強(qiáng)度的變化。假若想要模擬這種適應(yīng)性，就有必要在地面雜波模型中包含非均勻特性。點(diǎn)雜波可以用如下的方法模擬：將這些點(diǎn)按照某種模型隨機(jī)地配置在地面坐標(biāo)系上，一種類型的地形與另一種類型的地形之間的交界處，可以按照確定性的但仍然是假想