基于DEM的滨海地区非均匀杂波模拟

鉴于滨海地区军事地理位置的重要性以及场景复杂的多变性,对该区域的杂波模拟成为当前杂波研究工作的重点和难点。针对滨海地区杂波模拟这一问题,本文分析了影响滨海地区复合杂波生成的关键因素,并结合数字高程模型（DEM）,对地形场景进行了单元划分,重点对海陆交界杂波单元进行了后向散射单元系数建模,求解出该区域杂波功率谱。仿真结果表明,较之单纯的海面和地面,滨海环境下机载PD雷达的杂波功率谱非均匀起伏特性更为显著。仿真结果符合滨海地区杂波的理论分析,证明了基于DEM的滨海地区复合杂波模型和功率谱计算具有实用性和有效性。     

天波雷达海杂波功率谱建模与仿真

海杂波功率谱建模,是定量研究天波雷达海杂波频域特性从而为评估天波雷达对海探测性能提供理论依据的前提和难点.传统的基于产生机理的Barrick海杂波模型没有考虑天波传播环境影响,且只能获得海杂波后向散射系数值,无法获得天波雷达海杂波功率谱值和准确的变化规律.为解决上述问题,引入电离层展宽、电离层吸收损耗和洋流影响计算模型,建立了要素完整的天波雷达海杂波功率谱数学模型.根据上述模型,利用matlab软件仿真分析了不同条件下海杂波功率谱的变化特性.仿真结果表明,所建模型可获得与定性分析一致的结论,能够较好地近似实测数据,证明了模型的有效性.     

基于起伏RCS模型的PD雷达地杂波谱计算

由于雷达分辨单元内一般包括很多随机分布的散射体,他们的介电常数和几何特性都是随机变量;同时散射体或雷达的运动也将引起回波振幅和相位的变化,这些原因导致杂波的雷达散射截面积σ.具有随机起伏的性质.在计算杂波功率谱时,用起伏RCS代替平均RCS,对机载PD雷达的地杂波功率谱进行了仿真研究,给出了一种基于起伏RCS的杂波功率谱计算的一般方法,模拟了杂波功率谱的起伏特性,通过比较仿真结果,可以清楚地看到RCS起伏的特性对功率谱的影响,表明方法对地杂波仿真的有效性.     

雷达地杂波建模与仿真实现

地面雷达设备在探测和跟踪目标时,会受到杂波的干扰,特别是雷达的俯仰角较低时,受地物杂波干扰更为严重,虽然现代雷达采用动目标显示等技术来抑制地物杂波,但其影响仍然存在.在研究地杂波仿真技术的基础上,提出了采用数字高程模型和杂波模型相结合的思想,重点对地杂波进行仿真.     

双基地雷达前向散射地表杂波统计特性分析

本文通过对杂波实测数据的处理,利用高斯分布模型、指数分布模型、幂指数分布模型及高阶AR等分布模型,得到了双基地雷达前向散射地表杂波概率分布和功率谱分布的数学模型;并从统计理论上解析地推导了杂波统计模型对目标检测性能的影响.基于估计的概率分布、功率谱分布数学模型及广义匹配滤波理论,实现了前向散射地表杂波的有效抑制与目标运动参数的精确估计,并利用实测数据进行了验证.     

一种通用的雷达海杂波计算机仿真模型

针对雷达海杂波相干视频散射模型,给出了一种通用的计算机仿真模型.提出用迭代算法和随机向量法完成无记忆非线性变换过程,产生非高斯相干随机序列.其中迭代算法用来计算非线性变换过程中高斯序列相关性的变化,而随机向量法用来完成线性变换, 仿真实验数据证明利用这种方法可精确地产生具有指定概率密度和功率谱的非高斯随机序列,逼真地复现既包含振幅又包含相位的雷达海杂波相干视频散射信号.同时给出了迭代算法使用过程中的注意问题及海杂波模型仿真的过程和结果.     

基于雷达仿真训练器的地面杂波算法

在雷达仿真训练器中,地面杂波的计算是比较复杂的。首先它与太多的环境因素有关,建模困难;其次近似计算比较多,误差大。为了解决地面杂波的仿真问题,通过对雷达方程的研究,并针对实际的地形数据,采用微积分的思想,将大面积的无规律的雷达截面积化为小地面的有规律的截面积进行叠加,从而提出了一种建模思路。实验结果也基本符合实际。     

基于卡尔曼滤波和AR参数的非平稳杂波仿真

分析了天基雷达地面杂波的统计分布特性和功率谱特性,研究了基于零记忆非线性变换法仿真天基雷达地面杂波相关随机序列的方法.该方法用AR过程模型产生相关杂波,但是,在实现线性滤波器时仿真的相关杂波与实际非平稳杂波存在误差,仿真效率低.提出了基于卡尔曼滤波递归AR参数实现线性滤波器的方法,推导了仿真相关对数正态分布杂波的原理和方法,进行了杂波仿真实验和分析,仿真的杂波能够很好地符合幅度分布和功率谱特性要求,可以提高探测概率,验证了该方法仿真杂波的准确性和有效性.     

利用QAR和DEM的机载气象雷达地杂波仿真方法

地杂波是降低机载气象雷达性能的一个关键因素。利用数字高程模型（Digital elevation model,DEM）精确计算不同地形的电磁散射时,本文提出了将经纬度变化量转换成距离变化量的方法,简化计算,并修正了俯角和擦地角计算。然后根据气象雷达方程建模地杂波,按照WXR-2100的实际参数设置雷达参数,结合快速存取记录器（Quick access recorder,QAR）反演的航班飞行参数,分别高保真地仿真了起飞和巡航两个阶段机载气象雷达不同工作模式下的杂波图,反映了实际的运行情况,最后建立了杂波图数据库。     

高频双基地雷达海杂波数值仿真

海杂波是高频雷达海态信息的重要载体,也是影响高频雷达海面低速目标检测的重要因素,针对高频双基地雷达在定位精度精确性和反隐身问题上起重要作用.为了准确检测海杂波海态参数信息,利用数值仿真方法对双基地海杂波的特性进行研究.在分析双基地一阶和二阶海杂波形成机理的基础上,利用海杂波雷达散射截面方程,对高频双基地海杂波进行仿真.针对复杂的二阶谱仿真,采用固定波数下二阶子谱叠加方法,避免了求解非线性方程,并在仿真中采用角频率离散化方法,提高运算速度.仿真结果表明双基地海杂波不仅与雷达海态和雷达工作频率有关,还与双基地角密切相关.结果证明方法有效,为目标检测提供科学依据.     

应用Kriging插值方法插补干涉雷达DEM奇异值斑块

干涉合成孔径雷达（InSAR)可以获取地表的三维信息，但是由于雷达数据的热噪声等原因，使得干涉雷达获取的DEM存在高程奇异值斑块，严重影响了InSAR获取DEM的应用。鉴于高程奇异值斑块的DEM中分布的随机性，以及一般DEM数据具有的空间连续性和空间自相关性，针对这一问题，笔提出了利用基于空间统计学的Kriging插值法插补DEM的高程奇异值斑块。本对STRM提供的DEM进行了插补，同时对插补的结果进行了精度分析。结果表明可以满足DEM的应用精度要求。     

基于DEM图像增强的航海雷达回波模拟

针对传统的航海雷达回波模拟利用扫描扇形与电子海图求交,得到的回波多边形数量巨大,大场景的回波模拟无法实时处理、真实感差等问题,提出了利用DEM图像增强的回波模拟方法。该算法建立了一种CPU结合GPU的异构系统,首先在CPU中通过聚合、连通步骤减少多边形数量实时生成回波,然后在GPU中叠加港口DEM高程信息对回波实现图像增强,纬度上分段处理消除纬度渐长率的影响。该算法实现了回波图像从扫描像素点到扇形带状回波的转化,仿真过程符合真实的雷达回波形成原理。在较大仿真场景下,回波图像增强经过GPU处理后并行效率提高,相对CPU的加速比可至240倍。     

Effects of residual motion compensation errors on the performance of airborne along-track interferometric SAR

Two approximations, center-beam approximation and reference digital elevation model (DEM) approximation, are used in synthetic aperture radar (SAR) motion compensation procedures. They usually introduce residual motion compensation errors for airborne single-antenna SAR imaging and SAR interferometry. In this paper, we investigate the effects of residual uncompensated motion errors, which are caused by the above two approximations, on the performance of airborne along-track interferometric SAR (ATI-SAR). The residual uncompensated errors caused by center-beam approximation in the absence and in the presence of elevation errors are derived, respectively. Airborne simulation parameters are used to verify the correctness of the analysis and to show the impacts of residual uncompensated errors on the interferometric phase errors for ATI-SAR. It is shown that the interferometric phase errors caused by the center-beam approximation with an accurate DEM could be neglected, while the interferometric phase errors caused by the center-beam approximation with an inaccurate DEM cannot be neglected when the elevation errors exceed a threshold. This research provides theoretical bases for the error source analysis and signal processing of airborne ATI-SAR.     

雷达模拟器中地物杂波信号仿真的方法研究

地物杂波仿真的逼真程度如何直接关系雷达模拟训练系统的可信性和训练效果.通过研究地物杂波的形成机理,利用地物杂波关系模型设计并实现了雷达模拟训练系统地物杂波的信号仿真算法,得到了能够反映真实地形情况的虚拟地杂波场景.首先根据数字地形及雷达在数字地形中的位置,确定雷达周围地形环境信息,按照当前雷达方位角和波束宽度计算并确定可能产生地物回波的地形数据,然后根据当前雷达高低角和波束宽度进一步确定地物回波的位置和强度,最后根据地物回波后向散射系数方程以及反射信号方程,计算得到回波位置和强度,确定回波延迟时间和回波强度,并在雷达终端输出显示,实现仿真数据的可视化.得到的地物杂波与通常所用统计模型得到的地物杂波相比,具有逼真度高和可重现的优点,大大提高了模拟训练的效率,具有较高的实用价值.     

基于改进蚁群算法的直升机航迹规划仿真

提出了基于改进蚁群算法的直升机航迹规划仿真过程,直升机在执行任务的过程中,有效地利用地形以躲避雷达扫描是直升机提高其生存能力的关键手段。利用真实地形的DEM数字高程建立真实地形;根据目标与雷达的交会几何关系,推算出雷达在真实地形中扫描的盲区;并针对传统的蚁群算法缺点,提出一种改进的蚁群算法仿真飞机飞行通过雷达区域,为其选择一条安全的飞行路线,使直升机从起始点到目的点的路径最优,从而达到提高战斗效率的目的。     

利用ERS-1/2串接雷达干涉建立高山地区数字高程模型的实验研究

以昆仑山局部地区为例,利用ERS-1/2串接雷达干涉有效建立了高山地区数字高程模型,并以美国宇航局SRTM高程数据为标准,选取高相干系数点,采用多项式拟合法对实验生成的数字高程模型进行校正,得到实验区较高精度的数字高程模型。最后以SRTM高程数据和美国地质调查局GTOPO30高程数据作为基准,对实验生成的数字高程模型的精度进行统计分析和评价,并分析了影响ERS-1/2干涉测量精度的主要因素。实验结果表明：采用ERS串接雷达干涉和基于多控制点的多项式拟合校正,可有效建立高山地区高精度的数字高程模型;在我国西部地区,建议采用ERS-1/2串接雷达干涉建立或更新数字高程模型。     

基于三维GIS的地形可视化研究及实现

给出了一个适用于水利领域的三维可视化系统的组成,介绍了解决超大数据量数字高程模型(DEM)快速显示的算法,将地物在地形中进行显示,研究了基于三维场景空间分析的理论,最后对系统的实现作了简要介绍。实践表明该系统能在PC机上流畅地运行,图形的生成速度和质量令人满意。     

利用目标与杂波先验知识的机载雷达发射波形自适应生成方法

发射波形自适应能够优化雷达在检测、跟踪和抗干扰等方面的能力,但其性能的好坏与雷达目标和杂波先验知识有很强的相关性。采用最大输出信杂噪比准则设计的雷达发射波形自适应方法已经在理论上被证实可行和有效。为了提升这类方法的实际应用价值,本文利用Swerling统计模型和数字高程模型（Digital elevation model,DEM）提供的目标和杂波先验信息,针对机载相控阵雷达,分析了基于最大输出信杂噪比（Signal-to-clutter-noise ratio,SCNR）准则的发射波形自适应方法性能和实用价值。仿真结果表明,这类发射波形能够自适应地随着目标和杂波的变化而改变,并实现二者的最优匹配,在提升雷达输出信杂噪比上优于传统发射波形,具有良好的实际应用前景。