海面杂波模拟 .pdfVIP

海面杂波模拟

李聪;黄高明;李敬辉

【摘要】首先推导了特定海情下海杂波的平均雷达截面积,然后讨论了海杂波的幅

度起伏模型,并给出了一种产生服从对数正态分布随机序列的算法.海杂波的功率谱

模拟通常采用的是高斯模型,这与实际情况有所出入,所以采用频域取样法对模拟序

列进一步处理,产生即具有特定概率分布,又具有所要求的功率谱的海杂波模拟序列.

【期刊名称】《现代电子技术》

【年(卷),期】2006(029)023

【总页数】3页(P30-32)

【关键词】海杂波;雷达截面积;对数正态分布;功率谱模拟

【作者】李聪;黄高明;李敬辉

【作者单位】海军工程大学,电子工程学院,湖北,武汉,430033;海军工程大学,电子工

程学院,湖北,武汉,430033;海军工程大学,电子工程学院,湖北,武汉,430033

【正文语种】中文

【中图分类】TN955

1引言

现代雷达系统越来越复杂，难以用简单直观的分析方法进行处理，采用模拟仿真的

方法得到越来越广泛的应用。雷达信号环境模拟的核心是建立雷达目标回波信号及

各种杂波信号散射、传播特性的模型。雷达接收信号(回波加干扰)可以认为是由发

射波形经延迟和多普勒频移后的复现波形构成，雷达环境的全部信息可以认为是发

射波形经过调制形成的，这就是雷达模拟得以实现的基本理论。雷达模拟器是否逼

真的关键在于雷达射频信号的模拟是否真实，以及雷达工作机理的模拟是否准确。

海杂波的模拟在环境模拟中有着非常重要的地位，海浪杂波信号幅度分布的模型主

要有高斯分布、瑞利分布、韦伯分布、对数正态分布和K分布。对于产生具有特

定分布的随机序列的算法已经比较成熟，但所产生的随机序列均属于白噪声序列，

在实际雷达杂波中却不是这样的，因此对于杂波功率谱的模拟不能简单采用高斯模

型，而应该对白噪声序列从频域上再进行处理以满足要求，在本文给出了一种较为

简单的处理方法，在对某型对海雷达的模拟中取得了较好的效果。

2海杂波雷达截面积模型

海面杂波受风速、方向、风行程、洋流、海面污染状态、海底质、气候等因素的影

响，其中以风速的影响最大，故忽略次要因素，建立近似的工程模拟数学模型。

海面对雷达入射波的散射情况是连续分布的，海面杂波是一种统计现象，通常使用

平均雷达截面积来表示。由于海杂波属于面散射体，所以先推导面杂波的雷达截面

积。

2.1面杂波的雷达截面积

在雷达分辨单元中，面杂波也是一种目标，只不过在运动方式上与真实目标存在差

异。与真实目标一样，面杂波也反射雷达辐射能量，回波功率也取决于其所在的距

离和其雷达截面积。

面杂波的雷达截面积为表面反射率α乘以表面的雷达分辨单元面积。

设雷达天线架高为h，目标与雷达距离为R，则擦地角:

ξ=arcsin(h/R)

所以有:

α=γsinξ=γ·h/R

其中γ是杂波表面的固有反射率。

故面杂波的雷达截面积为：

其中θH为波瓣水平宽度，Lp为系统损耗，c为光速，τn为雷达脉宽。

可以发现面杂波的雷达截面积与距离无关，并且一旦雷达工作参数设定，就几乎不

会变化。

2.2海杂波的平均雷达截面积

根据前面的推导，确定海杂波的雷达截面积的关键在于杂波表面的固有反射率γ，

有关资料表明γ是局部风速和波长的函数：

10lgγ=6Kb-10lgλ-64(dB)

其中，λ是雷达波长，Kb是毕氏风级数。虽然雷达极化和相对风向也对γ有影响，

但不是特别重要。由表1可确定γ的大小。

表1海表面描述符海表面状况风速(kn)浪高(ft)1(轻风)712(微风)7～121～33(和

风)12～163～54(大风)16～195～85(强风)19～238～126(飓风)23～3012～

207(狂风)30～4520～40

所以有：

例如：一部架高为20m的舰载对海警戒雷达要检测飞机σ=2m2，波瓣水平宽度

1.5°(0.026rad)，脉宽7ms，损耗1.2dB，工作在C波段，可得在中等风

(Kb=5)时：

=1.65(m2)

3海杂波的幅度起伏模型

海杂波的雷达截面积是具有随机性的(在前面推导出来的是平均值)，他受到服从某

种振幅分布的一个随机相位矢量的调制。海浪杂波信号幅度分布的模型主要有以下

几种：高斯分布、瑞利分布、韦伯分布、对数正态分布和K分布。在具体的模拟

仿真中使用哪种模型则要根据雷达的参数和具体情况来决定，例如：瑞利分布适用

于高分辨力雷达，低入射角情况下的一般海情的海浪杂波