主被动复合末制导雷达仿真系统中的海杂波仿真研究

目标建模与特征信号仿真是雷达对目标进行探测与识别的重要前提和基础.描述了主被动复合末制导雷达仿真系统中,海杂波的建模与仿真,集中介绍了海杂波建模仿真中常使用的分布模型以及散射特性.包括海杂波前向散射系数以及后向散射系数的计算.最后使用Matlab进行了仿真,仿真结果证明了这种方法的有效性.该研究为海杂波建模与仿真、雷达目标检测提供了依据.     

PD雷达导引头海杂波回波信号模拟

在雷达系统模拟中所面临的一个重要背景环境是杂波,杂波的散射特性直接影响到雷达对目标的检测和跟踪性能。对弹载导引头而言,海杂波成为影响其性能的一个重要因素。文章结合反舰导弹的不同作战背景,对PD雷达体制下的海杂波进行了建模仿真,仿真实现了海杂波的后向散射系数、幅度统计特性、功率谱特性,以及在雷达发射信号为线性调频信号时的海杂波回波信号。仿真结果与理论相符,海杂波的模型可用于目标的检测和跟踪。     

蒸发波导环境中雷达二维海杂波仿真

提出了一种大气波导环境下的K分布雷达海杂波仿真方法,仿真了二维海杂波序列.该方法采用射线描迹和抛物方程模拟蒸发波导中电磁波的传播过程,结合雷达方程计算K分布参数,利用球不变随机过程仿真产生K分布海杂波.该二维序列一维为时间,另一维为距离,时间为相关时间,频谱为高斯谱;相邻距离单元之间独立,K分布参数在距离上慢变化,可以认为距离上符合独立同分布假设.文中的二维海杂波序列可应用于雷达海杂波信号模拟中,作为海杂波反演大气波导中的杂波信号,亦可用以分析雷达在不同波导环境中的超视距探测性能.     

海杂波中的超视距雷达探测性能分析

海上大气波导在使微波雷达实现超视距探测的同时,也使海杂波回波信号增强,从而降低雷达的检测分辨性能。利用雷达性能评估模式,仿真计算了雷达在不同发射频率、发射仰角以及天线高度下,典型波导环境中海杂波和目标的回波功率,进行了海杂波干扰下微波超视距雷达的探测性能分析与评估。分析结果表明,在实际工作中选择合适的雷达系统参数,可以有效的降低海杂波的干扰,同时又不容易遗漏较远距离处的目标。     

基于目标函数的微波超视距雷达天线高度优化方法

利用海上蒸发波导可以使舰载微波超视距雷达实现远距离低空目标探测,然而大气波导内的超折射和多径传播效应会产生不利于目标检测的雷达盲区。该文提出一种基于目标函数的微波超视距雷达天线高度优化方法,针对形成蒸发波导的海-气界面稳定层结、中性层结和不稳定层结3种情况,利用电波传播数值算法和雷达评估模型仿真分析了蒸发波导内特定区域不同目标函数时的雷达目标检测性能,给出了雷达天线高度优化结果。该文方法可以为微波超视距雷达系统设计、探测性能分析和大气环境自适应技术提供参考。     

基于AIS信号的低空大气波导监测试验分析

鉴于低空大气波导对海上工作的雷达、通信系统的显著影响,提出了基于实测船舶自动识别系统(automatic identification system, AIS)信号的海上低空大气波导遥感新方法.首先讨论了不同大气折射环境下的AIS信号传播特性,验证了低空大气波导尤其表面波导对海上实际VHF频段AIS信号的显著影响;然后给出了2018年4月20日以及22日岸基AIS接收机接收功率平面位置分布图结果,利用接收站附近探空站的修正大气折射率剖面验证了大气波导是形成AIS信号远距离传播的主要原因;最后给出了基于AIS信号反演低空大气波导的步骤,采用粒子群优化算法得到根据单一方位接收功率的反演结果.该方法具有被动接收、时空分辨率高的优点,是当前雷达海杂波、卫星导航信号遥感探测大气波导的有益补充.     

中国近海蒸发波导反演中最佳雷达参数分析

利用雷达海杂波反演大气波导折射率(Refractivity From Clutter,RFC)的技术可以实现海洋低空对流层近实时、区域性、非均匀折射率的探测反演,但其反演性能受雷达参数和折射率区域时空统计特性以及地(海)面的影响,为了使RFC技术在中国海域蒸发波导反演中体现出较好的性能,使用粒子群优化算法和自适应目标函数,利用美国圣地亚哥空海作战系统中心高级折射效应预报系统提供的中国海域蒸发波导高度区域统计数据,依据考虑区域统计特性的均方根误差评判模型,研究了中国不同海域、不同月份,不同雷达频率天线高度组合情况下的蒸发波导RFC反演性能,分析得出适用于中国近海蒸发波导RFC反演的最佳雷达频率和天线架设高度范围,所得结果对我国周边海域监测以及海上无线电系统的设计与应用具有参考价值.     

岸基对空情报雷达抑制海杂波的一种方法

海杂波是影响海岸雷达工作性能的一个重要因素。在海杂波散射特性分析的基础上,结合GIT海面雷达散射系数估算模型,提出了一种实用的岸基对空情报雷达抑制海杂波干扰的方法。仿真表明了该方法的有效性。     

海杂波统计特性分析

分析了海杂波背景下的目标检测的困难,研究了后向散射系数在海杂波的各个散射区中的性质,列举分析了几种常用的海杂波后向散射系数理论模型,重点分析了海杂波幅度特性和海杂波相关特性,不但有助于设计和实现雷达滤波器,而且有助于提高抑制杂波的能力以及保证雷达应有的探测性能。     

蒸发波导环境掠射角对雷达海杂波的影响

利用雷达海杂波反演对流层波导是当前国内外研究热点,这是一个典型的电磁逆问题.为了尽可能降低反演的不确定性, 文章基于对流层波导大气修正折射率水平非均匀性, 通过分析蒸发波导环境掠射角对雷达海杂波的影响, 提出了蒸发波导条件下的海杂波功率模型, 并进行了实验验证, 有效提高了对流层波导反演效果.     

海洋环境对雷达海杂波后向散射特性影响分析

为分析海洋环境对雷达海杂波后向散射特性的影响,建立了一种基于修正复合模型方法的雷达海杂波后向散射关系模型。雷达入射余角较大时,主要散射形式为镜面散射;入射余角较小时,主要散射形式为Bragg散射。考虑了逆顺风条件下后向散射系数的差异性,改进了原有模型Bragg散射的方向海谱部分,增加了风向因子。利用模型对不同入射角条件下海洋环境因素与后向散射系数的关系进行了仿真计算。计算结果表明,当海面作为雷达波的反射面时,雷达后向散射特性十分复杂,风速、风向、海浪、降水、海面油污等海洋环境因素都会对其产生影响。其中,风速和有效波高对海面后向散射的影响最大,风向次之,降水再次之,而海面油污的影响最小。      

天波雷达舰船目标探测能力仿真分析

为定量地评估海杂波背景下天波雷达的探测能力,基于信号检测理论和雷达方程,建立了天波雷达舰船目标探测能力仿真模型。基于Barrick高频雷达海洋回波截面方程,考虑电离层和洋流影响,构建了海浪散射系数仿真模型并给出了仿真方法。最后,仿真分析了各种参数对天波雷达探测能力的影响。结果表明,探测距离越远、风速越高、风向角越大、工作频率越大,电离层污染越严重探测能力越差,而洋流速度变化时探测能力基本不变。     

一次大气波导过程天气雷达超视距海面回波分析

大气波导引起的反常地物回波是影响天气雷达数据质量的重要因素,本文针对大气波导对天气雷达海面回波的影响及应用,利用青岛多普勒天气雷达资料,结合探空数据对2014年7月18和19日一次大气波导过程造成的超视距海面回波进行了分析.通过分析处理探空剖面数据,得到18日20时存在表面波导,而雷达资料显示该时刻雷达存在明显的超视距海面回波.此次大气波导超视距过程持续约24 h,雷达超视距海面回波总体趋势是先从弱到强,再变弱直至消失,其空间分布和时间变化非常复杂.进一步基于实测雷达回波数据,采用抛物方程和粒子群算法反演获得了水平不均匀的大气波导剖面,比较了实测回波功率和以反演剖面为输入的计算回波功率,两者之间相差较小,表明基于天气雷达回波的大气波导反演方法具有有效性.     

天波超视距雷达海面非后向散射特性建模分析

运用微扰法推导了非后向散射下的天波超视距雷达海杂波模型,将此模型进行计算机仿真,并定性分析此模型下双基地角、雷达工作频率、风向、风速、入射角对海杂波回波强度的影响,为非后向散射下天波超视距雷达的目标检测和雷达布站提供了科学依据。     

粗糙海面建模及其在蒸发波导传播中的应用研究

海上蒸发波导微波超视距电波传播对舰载雷达的运行具有重要的影响. 本文基于粗糙海面电波散射特征和海面高度分布概率密度函数,提出了一种考虑海面遮蔽影响的海上电波传播计算方法,并与两种不包含遮蔽影响的粗糙海面建模的计算结果进行了模拟和试验对比. 计算结果为:1）随着计算频率和风速的增大,不同粗糙海面处理方法的计算结果差异增大,对应位置的路径损耗差异可达10 dB;2）基于试验数据的对比初步显示采用考虑遮蔽影响改进的抛物方程模型预测的路径损耗精度相对较高,粗糙海面对电波的遮蔽效应是蒸发波导传播损耗计算中的一个重要因素;3）试验结果为不稳定大气时采用NPS蒸发波导模型、稳定大气时采用PJ蒸发波导模型预测大气折射率剖面,所预测的路径损耗要优于采用单一蒸发波导模型的结果. 本文所得结果对海上电波传播计算和大气波导的反演等具有参考价值.     

基于支持向量机的粗糙海面风速及海表盐度反演研究

将支持向量机(Support Vector Machine, SVM)回归技术应用到海况参数(如海表盐度、海面风速等)反演研究.利用双尺度模型(Two-Scale Model, TSM)作为前向电磁算法, 数值模拟不同雷达参数下风驱粗糙海面微波后向散射系数, 经过敏感性分析, 选取L波段(1.4 GHz)、C波段(6.8 GHz)及其合适的入射角作为雷达参数, 并设计多种反演方案, 分别以单频率双极化双角度、双频率双极化双角度及双极化后向散射系数的比值作为SVM的训练样本数据信息, 经过适当的训练, 利用SVM回归技术对海洋表面风速和盐度进行了反演研究.研究结果表明, 针对于海面风速的反演, C波段的反演精度最高, 针对于海表盐度的反演, L波段同极化散射系数比值作为SVM输入的反演精度较高.最后, 检验了SVM反演方法的抗噪声性能, 表明文中提出的SVM方法能较好地应用于实际海况参数反演问题.     

海面雷达最大探测距离分布规律快速计算方法研究

为解决海面雷达最大探测距离分布规律计算耗时过长的问题,论文首先分析蒸发波导条件下雷达最大探测距离计算方法的特性,给出蒸发波导高度、理查森数和风速对雷达最大探测距离的影响,随后在此基础上提出用查表法计算每条海面气象水文记录对应的雷达最大探测距离,并总结出构建标准距离表的原则。利用查表法很大程度上缩短了计算时间,计算结果与直接计算偏差较小,能满足快速建立海面雷达最大探测距离分布规律的需要。     

环渤海大气波导监测和试验方法

在信息化武器装备海上试验和作战使用中,大气波导会对雷达等电子信息装备产生重要影响。研究了大气波导对海上试验和作战的影响,分析了环渤海海区大气波导试验现状,针对目前大气波导理论研究缺乏严谨的综合海上试验验证的现状,进行了环渤海大气波导监测试验方法研究。根据试验情况和资源优势,提出开展大气波导常规试验和大气波导专项任务试验两类试验。环渤海大气波导监测试验的开展将为充分掌握理解环渤海复杂气象环境、构建贴近实战的试验环境提供理论支撑。