[发明专利]一种连续多脉冲相参海杂波的仿真方法

说明书

本发明提供了一种连续多脉冲相参海杂波的仿真方法，包含以下步骤：(1)基于SIRP模型生成K分布的海杂波；(2)根据设定的存活时间和空间宽度，进行海尖峰重排；(3)脉间相关处理；(4)多普勒谱型滤波。本发明在SIRP仿真数据的基础上，考虑环境因素，生成了包含一定存活时间和空间宽度的海尖峰、具有一定脉间相关性、且反映海杂波本身多普勒特性的海杂波数据。仿真实验结果表明，本发明给出的仿真方法可以很好地描述海杂波的幅度分布、多普勒以及相关特性，可以作为进一步开展海面弱目标的长时间相参积累算法研究的仿真数据来源。

技术领域

本发明属于海面电磁后向散射特性仿真领域，涉及一种连续多脉冲相参海杂波数据的仿真方法。

背景技术

在高分辨率雷达对海观测时，低擦递角或者高海况情况下，海浪失去平衡状态，出现浪花，从而产生了破碎波，破碎波的雷达后向散射会表现为海尖峰，这时，雷达回波强度会明显增强，表现为随机分布在不同距离、不同角度上的零星的运动或者静止目标，使海杂波的概率密度曲线表现出较长的“拖尾”现象，通常海尖峰的持续时间较短，且持续时间内具有较强的相关性。此外，由于海杂波散射机理的复杂性和影响因素的多样性，目前还没有能够描述各种海况的统一的海杂波仿真模型，代表性的模型主要包括Lee模型，Walker模型和Ward模型(混合高斯模型)，Lee模型将海杂波多普勒功率谱表示为几个谱分量，分别是与Bragg散射有关的Gaussian谱分量，与Burst散射有关的Lorenztian谱分量，以及与Whitecap散射分量有关的Voigatian谱分量。后来，Walker将Lee模型进行近似和简化，采用三个分量的组合高斯模型描述海杂波的多普勒谱，这三个分量分别为Bragg分量、白浪以及海尖峰分量，其中海尖峰多在HH极化时出现。Ward模型假定多普勒谱形状采用类似于K分布的尺度高斯混合模型，将海杂波的多普勒谱看成被随机功率常数调制的混合高斯函数。

现代雷达面临的工作环境日益复杂，为了检测“低可观测目标”，常采用长时间积累技术，其积累的时间达秒级甚至更长。近年来已有很多的模型用于海杂波特性描述和建模仿真，如K分布模型，复合高斯模型等等。但是这些模型方法主要从幅度统计特性和功率谱特性上描述海杂波，这不能满足海杂波背景下相参积累研究对数据相位的需求，完全随机产生的海尖峰也与实际场景不符。本发明给出了一种能够反映海尖峰特性、脉间相关性以及海杂波多普勒谱特性的连续多脉冲相参海杂波的仿真方法，该方法将为深入开展海杂波背景下的目标检测，尤其是为弱目标的长时间相参积累算法研究提供仿真数据。

发明内容

本发明针对相参积累对海杂波数据相位的要求，以及海杂波数据的海尖峰特性、多普勒特性，提出一种包含海尖峰重排、脉间相关处理和多普勒谱型滤波的连续多脉冲相参海杂波仿真方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案为：一种连续多脉冲相参海杂波的仿真方法，包括以下具体步骤：

步骤(1)、基于SIRP模型产生K分布的海杂波

SIRP(Spherically Invariant Random Process)方法的思想是：首先产生服从高斯分布的随机序列w(k)，然后和服从确定概率密度函数的随机序列s(k)相乘。由于它是一种外生模型，允许对杂波谱的边缘概率密度函数和功率谱进行独立调制。SIRP模型产生随机分布，其统计特性服从复合K分布，可用于仿真海杂波数据；

步骤(2)、海尖峰重排

在SIRP模型生成仿真海杂波数据的基础上，从海杂波背景中选择部分强点作为海尖峰，根据设定的存活时间，设定第一个脉冲回波中的海尖峰存活时间，依次对后续脉冲回波中的海尖峰进行位置重排，保证存活期间海尖峰位置稳定；

步骤(3)、脉间相关处理

为使仿真海杂波数据连续的脉冲具有一定的相关性，采用相邻两脉冲数据加权叠加的方法，其中的加权系数决定了两帧数据的相关性；

步骤(4)、多普勒谱型滤波