弹载雷达动态海面回波建模仿真与特性分析

发布时间：2020-05-20 00:39

【摘要】：弹载雷达进行海面目标探测时,海面散射回波作为背景杂波严重地制约了来自海面上或近海的感兴趣目标的可检测性。要有效地探测海背景下的雷达目标,提高目标检测概率,必须对海杂波的电磁散射特性进行细致的研究,掌握其特性,以便减小杂波特性变化对目标检测的影响。然而,由于外场试验条件恶劣、场景复杂多变等因素,使得实测数据的获取代价昂贵。基于此原因,对海杂波进行建模仿真不失为一种相对经济且易实现的研究方法。综上所述,本文以弹载雷达海面回波的精确建模仿真为基础,针对海杂波的时域、频域、极化域特性进行了系统的研究,设计并开发了一个海杂波建模仿真及特性分析软件系统。具体工作细分如下:首先,基于动态海面模型的建模,对多海况参数下的海面回波信号进行了仿真。在介绍海谱的含义以及几种经典的海谱模型的基础上,采用目前主流的建模方法进行多种海况参数下的海面空间几何建模,实现对动态海面的精确刻画。基于散射贡献面元化思想,将生成的物理海面划分为多个小面元,并引入双尺度模型,分别采用基尔霍夫近似法和微扰法计算大尺度粗糙度支配的镜像散射贡献,以及小尺度粗糙度支配的漫散射贡献,从而获得各面元的后向散射系数,再根据回波信号生成原理,实现海面回波信号的仿真。其次,对面向能量检测的海杂波特性进行研究分析,包括幅度分布特性和功率谱特性。详细介绍了海杂波常用的幅度分布模型、各分布模型的参数估计方法以及常用的表征功率谱特性的频谱宽度和中心频率估算方法。基于仿真数据分析了高分辨情况下风速、入射余角、入射载频、风向角四个变量对海杂波幅度分布和功率谱特性的影响。然后,对海面低速弱目标面向特征检测的特性进行研究分析,主要分为时频特性和极化特性,介绍了常用的时频分析方法和极化分解算法,并根据海杂波与目标回波之间的差异提取具有可分性的检测特征量。最后,介绍海杂波建模仿真及特性分析软件系统的总体构建,包括界面设计所遵循的原则、软件开发的需求、软件实现的关键技术、软件各模块的组成和功能以及软件的操作说明。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN957.51

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