[发明专利]一种基于DEM数据的宽带雷达相干杂波仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达仿真技术领域，具体涉及一种基于DEM数据的宽带雷达相干杂波仿真方法。

背景技术

雷达系统通常工作在一定的地面环境中，来自地面的雷达回波与目标信号以及噪声等一起进入接收机，形成干扰雷达探测性能的杂波。随着现代雷达灵敏度和精度的不断提高，雷达系统受到地面杂波环境的影响也越来越大。进行雷达系统的优化设计，必需深入了解和掌握电磁波和杂波环境的相互作用。

现代雷达系统一般采用宽带的线性调频（LFM）信号提高距离向分辨能力，采用定向天线把LFM信号发射出去，LFM信号与地面上的目标和环境发生作用，反射信号被雷达接收机接收，经脉冲压缩获得一维高分辨距离像。接收时需要对回波信号进行I路和Q路同时采样，获取相干数据。

现有的雷达杂波模拟方法主要分为两类，一类是基于信号处理的模拟方法，不考虑地面的起伏变化；另一类是基于电磁散射计算的方法，但计算量很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于DEM数据的宽带雷达相干杂波仿真方法，在考虑地面起伏变化情况下，不进行复杂的电磁散射计算，能够快速模拟大规模三维复杂场景的雷达回波信号，可以为雷达系统设计和信号处理算法研究提供有效支撑。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种基于DEM数据的宽带雷达相干杂波仿真方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：载入仿真参数，包括雷达平台运动航迹、速度、天线波束指向、地面网格DEM数据，以及雷达的波长、脉宽、带宽、作用距离和天线方向图；

步骤二：读入第n个航迹点的数据；

步骤三：确定雷达平台位置和波束照射方向；

步骤四：结合天线方向图，确定雷达的照射区域；

步骤五：以dθ和分别为俯仰角和方位角的角度间隔沿方位向和俯仰向进行地面散射单元划分，散射单元的面积为

其中，θ和分别表示球坐标系下的俯仰角和方位角，r表示雷达到散射单元的距离；

步骤六：根据雷达方程，计算单元的回波电压功率和幅度：

Pr=PrG2(θ)λ2σ(4π)3r4---(2)]]>

Ai=Pr---(3)]]>

其中：P_t表示雷达发射功率，单位W；G(θ)表示在地面单元方向的天线增益；λ表示雷达工作波长，单位m；σ表示地面单元的散射截面积；r表示地面单元到雷达的距离，单位m；

步骤七：根据步骤六得到的杂波幅度A_i，结合LFM信号特性，按下式计算散射单元的回波电压信号：

其中，表示初始相位，k_r表示LFM信号的调制率，f_d表示多普勒频率；

步骤八：计算散射单元回波在雷达回波数据的位置

m_i＝(int){(r-R_start)/bin+0.5}    （6）