基于实测数据的地海杂波特性研究及仿真应用

论文摘要

现代战场环境复杂多变,对地、海杂波特性的深入了解和准确建模,对改善雷达抗杂波性能,提高复杂战场环境中有效获取信息能力有重要帮助。本文结合实际背景需求,利用瞬态极化雷达开展外场地杂波测量实验,基于实际测量地杂波数据和已有海杂波数据深入分析了地、海杂波统计特性和相关性,依据研究结果和杂波特性模型构建了通用雷达杂波仿真系统。论文主要结构组织如下:第一部分指出了课题研究背景及意义,分别从地、海杂波实验测量和建模仿真两个方面,阐述了国内外研究杂波的现状以及发展趋势,总结了本文的主要研究工作。第二部分详细研究了描述地、海面杂波特性的数学模型,包括揭示地海面散射机理的后向散射系数模型,描述杂波统计特性的幅度起伏模型、相关系数模型和功率谱模型。此外,为满足实测数据分析需要,还深入研究了的分布参数估计方法。第三部分介绍了所开展的地杂波极化测量实验:包括实验系统、实验内容及数据获取方法,基于瞬态极化雷达测量的地杂波数据和加拿大IPIX雷达海杂波数据,分别对地、海杂波统计特性进行深入研究,将实验数据与理论模型进行了比较,通过分析表明在瞬态极化雷达条件下,地面杂波回波幅度服从瑞利分布;在高分辨小擦地角条件下海杂波在VV极化方式下服从K分布,其他极化条件下接近Log-normal分布。第四部分构建了基于信号级仿真的通用雷达杂波仿真系统。该系统能够模拟多种平台下地、海杂波,给出了系统设计框架及实现流程,具体分析了系统中关键模块的设计方法,通过仿真验证了系统的通用性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 地海杂波实验测量研究现状
• 1.2.2 杂波建模与仿真研究现状
• 1.3 本文主要工作与结构安排
• 第二章 地、海杂波数学建模
• 2.1 地、海杂波散射模型
• 2.1.1 地、海面散射截面积
• 2.1.2 地杂波后向散射系数模型
• 2.1.3 海杂波后向散射系数模型
• 2.2 地、海杂波统计模型
• 2.2.1 幅度分布模型
• 2.2.2 相关性模型
• 2.3 杂波分布参数估计方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 地、海杂波极化测量与数据分析
• 3.1 地杂波测量和数据采集
• 3.1.1 测量系统
• 3.1.2 杂波数据采集
• 3.2 地杂波数据分析
• 3.2.1 地杂波数据预处理
• 3.2.2 地杂波起伏特性分析
• 3.2.3 相关性分析及谱估计
• 3.3 IPIX 雷达海杂波数据分析
• 3.3.1 海杂波起伏特性分析
• 3.3.2 相关性分析与谱估计
• 3.4 本章小结
• 第四章 通用雷达杂波仿真模块的设计与实现
• 4.1 雷达杂波仿真模块的体系结构
• 4.1.1 杂波模块结构框架
• 4.1.2 杂波模块接口设计
• 4.1.3 杂波模块仿真工作流程
• 4.2 雷达杂波仿真模块的实现
• 4.2.1 地（海）面散射单元划分
• 4.2.2 散射单元与雷达相对几何关系的转换
• 4.2.3 单个散射单元的回波信号模型
• 4.2.4 相关随机序列产生
• 4.3 杂波模块的仿真测试
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 工作总结
• 5.2 创新点总结
• 5.3 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果