高分辨率雷达近距离下的海杂波建模与仿真

作为一种具有统计特性的随机变量,海杂波的特性可以用幅度分布特性和谱特性来描述。文章以韦伯分布、具有高斯谱的海杂波为例,介绍一种海杂波的模拟模型;之后进行海杂波信号仿真并验证了仿真结果。仿真得到的海杂波数据可以直接用于雷达目标模拟器中的输入信号。     

星载SAR分布杂波的计算机模拟

星载雷达是适应各种军用和民用的目的而提出来的 ,美国和加拿大都在研究包含 SAR(合成孔径雷达 ) - GMTI(地面运动目标指示 )模式的星载雷达 ,由于星载雷达在地面轨迹较大 ,卫星速度快 ,运动目标信号淹没在强大的地杂波中。为了完成 GMTI功能 ,只有首先对 SAR- GMTI系统中地杂波精确建模 ,分析和掌握其在 SAR机制下空间分布情况和功率谱特性 ,才能有效去除杂波。地杂波建模困难 ,具有很多随机性的环境因素 ,没有现成的算法 ,跟具体雷达设备、系统参数也有关系。因此杂波仿真是很复杂的 ,大量仿真和实验数据表明 K分布较能精确描述杂波 ,而且引入了空间的相关性。本文用 K分布来描述雷达截面积的空间起伏。K分布的混合模型包含了杂波起伏的两个分量。一、快变化分量也称为斑点分量 ,其幅度服从负指数分布的方根即瑞利分布 ,源于雷达从随机相位散射点反射回波的相干求和 ;二、慢变化分量也称为纹理分量 ,它服从平方根伽马分布 ,纹理变量表征观测面特性 ,受成像场景物理特性的影响 ,决定了场景空间变化的雷达横截面。因此 K分布杂波模型等同于用伽马分布去调制平方律检测 (负指数分布 )的功率调制过程。本文通过无记忆非线性变换产生相关高斯序列 ,多个独立的相关高斯序列分别组成相应纹理分量和斑点分量 ,     

基于球不变随机过程的相干相关K分布海杂波仿真

海杂波仿真对测试雷达在杂波环境下的检测性能是极其重要的.K分布可以很好地描述高分辨低入射余角雷达的杂波特性.使用球不变随机过程法模拟产生相干相关K分布的海杂波,该方法允许对杂波的协方差阵和分布函数分别独立进行控制,从而克服了传统零记忆非线性方法产生相干相关K分布杂波的困难.仿真结果证明了该方法的有效性.     

机载MIMO雷达空时二维杂波建模及特性分析

为了揭示发射信号正交分集情况下机载MIMO雷达的杂波分布规律及特征，在分析了机载MIMO雷达几何特性的基础上,建立了机载MIMO雷达杂波的空时二维阵元模型,并推导了相应的矢量模型,分析了影响MIMO雷达杂波分布的关键因素。给出了距离模糊情况下杂波协方差矩阵估算方法,分析了机载MIMO雷达的杂波分布特性。仿真结果表明：机载MIMO雷达杂波具有良好的斜对角空时二维分布特性；MIMO雷达杂波谱中杂波基线附近杂波展宽幅度小,更利于慢速目标的检测；相比相控阵雷达，MIMO雷达具有更广的探测视角和更大的系统自由度,使其易于进行杂波抑制。     

杂波概率分布特性的建模

现代战争中,各种杂波干扰严重影响了雷达发现目标的能力,为了更好地发挥雷达的功用,必须对杂波的特性作深入的了解.从高斯分布统计模型和非高斯分布统计模型两方面分析了杂波的概率分布特性,并进行了建模与仿真.     

基于电磁散射模型的宽带雷达海杂波特性分析

宽带雷达在抗干扰、目标识别与跟踪等方面具有独特优势。基于粗糙面电磁散射模型对宽带雷达海杂波特性进行了分析。首先利用PM谱函数建立二维海洋粗糙面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;然后利用物理光学电磁散射模型,并结合子带合成法,得到宽带条件下散射单元的杂波幅度;最后对宽带雷达杂波回波信号进行建模与仿真,得到海面环境杂波的频谱特性和一维距离像,进而分析了雷达工作带宽、入射擦地角和海面风速对海杂波特性的影响。仿真结果表明:雷达工作带宽增加,入射擦地角减小,海杂波回波幅值均有明显下降,而海面风速对海杂波幅值影响不太明显。     

真实地形环境下低空雷达目标回波信号分析

针对低空雷达目标与杂波、环境难于一体化建模的问题,提出了一种分析真实地形环境中低空飞行目标的雷达回波信号的实景相干复合方法(CHIAL).以机载脉冲多普勒(PD)雷达为平台,首先将半空间并矢格林函数引入物理光学方法中,结合图形电磁学计算低空目标的雷达散射场强度,然后利用地形高程数据和地形地物分析数据,得到杂波单元的散射特性,通过相干杂波模型产生地杂波,最后将所有雷达回波送入各自的距离门,并加入噪声信号,模拟包含目标特性和杂波特性的有效回波信号.与传统复合建模方法相比,CHIAL方法的目标回波信号和杂波信号更加准确.对机载PD雷达探测低空目标的仿真实验表明,CHIAL方法在处理90m×90m地形高程数据时,杂波分布和信杂比与理论分析基本一致,有很强的系统工程实用价值.     

一种改进的Weibull分布杂波仿真方法

针对目前Weibull分布杂波仿真中没有考虑线性滤波器物理可实现性问题,首先深入研究了该杂波模 型的统计特性及其ZMNL仿真方法;在此基础上,引入最小相位特性与复倒谱技术,提出了一种物理可实现的滤 波器产生方法,同时详细阐述了物理可实现Weibull分布杂波随机序列产生的流程;最后,进行了仿真实验,仿 真结果证明了该方法的准确性和有效性。该方法产生的杂波可用于雷达信号模拟、雷达图像分析及雷达最优信 号处理器设计。     

基于杂波距离方位谱的机载非正侧MIMO雷达STAP方法

在机载非正侧MIMO雷达系统中,传统统计类空时自适应处理方法难以获得足量的独立同分布训练单元,无法准确估计待测单元杂波特性,杂波抑制性能严重下降。为了减少所需训练单元数,在分析机载非正侧MIMO雷达杂波在距离-方位域上分布的基础上,给出了杂波距离方位谱的概念;然后,利用稀疏恢复方法和距离滤波器估计杂波距离方位谱;根据杂波距离方位谱估计杂波协方差矩阵、构造空时滤波器,滤除杂波、检测目标。由于利用了雷达和载机参数等飞行配置先验信息以及杂波空时耦合关系构造,基于杂波距离方位谱的STAP方法可以在少量训练单元的情况下准确估计杂波协方差矩阵,有效抑制杂波、检测慢速目标,仿真实验证明了方法的有效性。     

改进的MUSIC算法用于雷达海上目标检测

海杂波的存在严重影响了雷达检测海上目标的性能,海杂波的建模与抑制方法是其研究的重要方面。首先介绍了高频雷达海杂波的产生机理,然后建立海杂波的信号模型。在信号模型的基础上,研究抑制海杂波以及提取目标信号的方法,主要研究对比了SVD和MUSIC方法。利用海杂波信号模型产生满足条件的模拟杂波以及目标信号,仿真出抑制海杂波以及提取目标信号的过程,仿真结果可以验证方法的有效性。     

时-空相关的相参K分布海杂波的仿真

对海面目标进行ISAR成像时,会受到海杂波的影响。基于海杂波的复合散射理论,分析了海杂波的统计分布模型、时间相关性和空间相关性。采用球不变随机过程产生时间和空间相关的相参K分布海杂波。对时间相关和空间相关性的引入方法进行了分析。最后设定仿真环境产生具有时间和空间相关的相参K分布二维海杂波,结果表明了该方法的有效性。     

基于子波变换的雷达杂波处理方法

讨论了基于子波变换的抑制低频杂波成分的子波恒虚警处理,抑制高频杂波成分的子波浮动阈值处理和能够同时对杂波的低频成分和高频成分进行抑制的混合杂波处理方法,给出了三种处理模型和相应的杂波处理效果.通过对瑞利杂波和韦布尔杂波的子波系数的统计分布特性与零均值高斯杂波子波系数统计特性进行比较,说明该方法对非平稳分布的雷达杂波的处理具有很好的适应性.     

雷达视频信号模拟器的设计

论述了雷达视频信号模拟器的设计思想及用计算机模拟目标和杂波的方法。模拟器采用硬件结合的方法实现，对于点目标采用Ｓｗｅｒｌｉｎｇ模型，对于杂波模型注意考虑各杂波单元间的相关性，由微机计算出描述各种环境模型的数据并将该数据加载至硬件电路。在定量信号来到时，由数字信号处理芯片完成所需的实时运算，由信号产生电路产生包含目标和杂波的视频信号。     

基于杂波扩展的STAP投散射干扰方法

空时自适应处理技术(STAP)在机载预警雷达中应用广泛,对其干扰的研究具有重要意义.针对传统相干干扰方法采用主瓣对主瓣的方式截获雷达信号易被发现的问题,提出一种基于杂波扩展的干扰方法.干扰机位于雷达副瓣,截获雷达杂波信号而非直达波信号作为相干干扰信号的来源,采取投散射的方式实施干扰,实现对雷达的主瓣干扰.推导了干扰机接收到的雷达直达波和雷达杂波功率的计算公式,建立了杂波信号模型和干扰信号模型,通过仿真比较了干扰机接收到的雷达直达波和雷达杂波的功率,验证了截获杂波信号的可行性,与伪杂波干扰进行了仿真对比.仿真结果表明:相比于伪杂波干扰,该干扰方法对目标先验信息准确性要求较低,干扰后在方位和多普勒频率上均形成假目标,故该方法可行有效.     

基于Android系统的船用雷达仿真系统研究

现有的船用雷达模拟器大多是基于桌面系统研发。随着移动互联网的迅速发展,基于移动终端的船用雷达仿真系统具有潜在的应用价值。参照JRC-JMA-9100型号雷达,基于Android移动平台设计并实现了一个船用雷达仿真系统APP。采用一种改进的道格拉斯 普克算法对岸线数据抽稀,使用圆周扫描算法对物标进行扫描求交,提高了雷达模拟器岸线回波的绘制效率。采用瑞利分布、正态分布数学模型,利用模型叠加的方式,实现了海杂波、雨雪杂波的仿真。采用分层显示的方式实现了电子方位线、活动距标圈、平行索引线、自动捕获区、偏心显示等雷达刻度系统功能。仿真结果表明,系统在移动终端上运行稳定,仿真效果良好。     

杂波谱中心和谱宽估计方法

在雷达动目标检测等处理中 ,为了有效抑制杂波 ,并防止目标白化 ,首先需要对杂波谱中心和谱宽进行有效的估计。基于短序列雷达杂波数据的快速付氏变换 (FFT)运算结果 ,提出了新的杂波功率谱中心和谱宽的估计方法 ,分别称之为“质心法”和“积分法”。将物理学中的“质心法”应用于杂波功率谱中心估计 ,取得了较常规方法好的多的估计效果。在杂波功率谱宽估计中 ,结合相应的功率谱谱形特征 ,利用能量积分的方法完成了功率谱谱宽的估计。和常规的方法相比较 ,有性能好、算法复杂性较小的优点     

海杂波多重分形特性分析与仿真

多重分形消除趋势波动分析方法(MF-DFA)是描述非平稳时间序列复杂波动的有效方法,本文提出将其用于海杂波分析,发现海杂波具有多重分形特性。在此基础上,运用多重分形小波模型对海杂波进行建模与仿真。通过数学分析和MF-DFA方法对仿真结果进行检验,分别从概率密度分布特性和多重分形特性角度验证了该模型的有效性。     

相关 Weibull 分布雷达杂波的模拟

模拟产生了具有一定相关性的Ｗｅｉｂｕｌ分布雷达杂波,并对以往的模拟方法作了改进,提高了模拟的效率,模拟结果理想,模拟数据可以直接应用于雷达环境特性分析及雷达系统优化设计中．