[发明专利]一种高分辨海杂波的仿真方法

说明书

本发明提出了一种高分辨海杂波的仿真方法，通过获取具有明显空时纹理的高分辨海杂波数据，减小仿真数据与实测海杂波之间的差异。实现步骤为：设置待仿真高分辨海杂波的基本参数；获取待仿真高分辨海杂波的初始纹理矩阵；为初始纹理矩阵添加时间纹理；为时间纹理矩阵添加空间纹理；获取待仿真高分辨海杂波的初始散斑矩阵；对初始散斑矩阵添加脉间相关性并进行归一化；对归一化迭代矩阵添加多普勒偏移；获取仿真结果。本发明弥补了现有方法对涌浪空时纹理结构仿真结果的幅度起伏和空间相关性与实测海杂波对应特性相差较大的缺点，并且利用一阶自回归模型为脉冲序列添加相关性，可以更方便地控制待仿真高分辨海杂波的脉间去相关时间。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种雷达回波仿真方法，具体涉及一种高分辨海杂波数据仿真方法，可用于优化雷达目标检测算法和评估雷达性能。

背景技术

海杂波作为雷达照射到海面目标时的背景回波信号，其物理机理复杂，影响因素众多，且非高斯、非平稳特性显著，严重影响了雷达的目标信号检测性能。对于早期雷达，由于硬件性能限制，雷达的距离分辨率较低，雷达回波分辨单元面积远大于海面散射体结构的面积，所以在一个回波分辨单元中含有大量的海面散射结构。根据中心极限定理，低分辨雷达回波幅度近似服从高斯分布，相位近似服从均匀分布。随着硬件技术的发展，高分辨雷达已广泛应用到海面目标检测、海上搜救、海洋遥感等领域。对于高分辨雷达，其分辨单元的面积与海面散射体结构的面积相近，所以回波的幅度分布具有很强的非高斯性，频谱具有明显的偏移中心。利用传统方法仿真的海杂波数据已无法满足应用需要。因此，通过对高分辨海杂波建立合适的仿真模型，在优化雷达目标检测算法和评估雷达性能等应用中有重要意义，并且在雷达系统设计方面有着重要的指导作用。

海杂波的仿真在对海雷达信号检测中具有重要的地位。研究者最初对海杂波的仿真是采用Monte-Carlo法产生具有一定概率密度分布函数的随机序列。经典的海杂波幅度概率密度分布模型有瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布以及K分布。但是利用上述方法产生的随机序列均属白噪声序列，而实际遇到的海杂波不仅具有幅度上的统计分布特性，同时又满足某种相关性，在将上述仿真结果应用到雷达目标检测等方面时，存在相关性失真现象的上述仿真数据将造成严重的检测算法失配。因此，为了使仿真的数据同时满足某种特定相关特性和幅度分布特性，当前比较有代表性的方法有球不变随机过程法和零记忆非线性变换法，还有一种极少用的随机微分方程法。然而这些从统计理论出发的海杂波幅度统计模型是一种经验模型，未能考虑到雷达的实际分辨率条件以及海况条件，不能根据实际雷达系统的工作环境对待仿真杂波的特性进行控制。所以需要针对具体的雷达分辨率和海况参数进行海杂波仿真，从而研究雷达检测算法实际应用性能。

例如，申请公布号为CN104318593A,名称为“一种雷达海杂波的仿真方法和系统”的专利申请，公开了一种雷达海杂波的仿真方法。该发明通过生成复合K分布模型的随机序列，将所生成的随机序列通过一个空间相关性滤波器，生成具有空间相关特性的随机序列，对具有空间相关特性的随机序列进行Kai分布功率调制，得到海杂波空间图像。该发明以SIRV法为基本框架，利用经验函数得到空间相关性滤波器，并通过该滤波器实现了对海杂波仿真数据空间相关性的添加。但是，该发明通过相关性滤波器添加空间相关性，所生成海杂波的涌浪结构的空时纹理结构幅度起伏不明显，与实测高分辨海杂波的纹理结构在幅度起伏上具有明显差异。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种高分辨海杂波的仿真方法，通过获取具有明显空时纹理的高分辨海杂波数据，减小仿真数据与实测海杂波之间的差异。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)设置待仿真高分辨海杂波的基本参数：