[发明专利]一种海面漂浮小目标回波的仿真方法

说明书

本发明提出了一种海面漂浮小目标回波的仿真方法，实现步骤为：获取包含海面漂浮小目标的海面雷达回波信号；计算任一纯杂波距离单元杂波数据的平均功率；建立待仿真小目标回波信号表达式；计算控制小目标回波信号信杂比的非负因子的值；获取小目标回波信号的幅度序列各元素的值；获取小目标初始、终止径向速度的有效值；计算待仿真小目标回波信号的初始相位；获取待仿真小目标回波信号。本发明利用了迭代序列，幅度序列控制和起止速度控制的方法，在保证仿真结果与外场雷达试验的回波特性相接近的同时，通过调整预设的参数改变待仿真目标的特性，有效降低了获取不同特性目标回波数据时的成本，并提高了获取回波数据的灵活性。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种雷达回波的仿真方法，具体涉及一种海面漂浮小目标的回波仿真方法，可用于优化在海杂波背景下的海面漂浮小目标检测算法。

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，严重影响了雷达的目标信号检测性能。早期在雷达分辨率较低时，通过对目标和海杂波能量大小的辨别和分析，可以完成对较大体积以及较大雷达截面积(RCS)的目标的检测。但是随着雷达技术的发展以及对目标检测性能要求的提升，仅对大目标进行检测已经不能满足当前需要。类似于浮冰、小船、飞机残骸等的海面漂浮小目标，其RCS不超过20m²，利用常规检测手段很难达到应用要求。海面漂浮小目标的检测有很多困难和限制，其主要来自于三个方面：第一，漂浮小目标的RCS较小，目标回波较弱，在常规雷达的探测模式下，目标回波的信杂比(SCR)较低；第二，高分辨的海杂波具有复杂的回波特性，例如与海面漂浮小目标回波相似的海尖峰现象的随机发生、海面涌浪结构对海面的幅度调制等原因导致了海面漂浮小目标检测难度的增加；第三，与大型船只不同的是，漂浮小目标的运动很容易受到海表面流的干扰和影响，常常会有横滚、摇摆、颠簸等复杂的运动模式，或者会出现部分甚至全部被涌浪遮挡的现象，因此目标回波具有剧烈的RCS起伏和复杂的幅度及多普勒调制现象。因此难以建立一个可以较好地描述小目标回波信号的模型。

由于海面漂浮小目标的SCR较低，为了减低目标漏检概率需要设置较低的检测门限。但是利用降低检测门限的方式，在提高海面漂浮小目标检测概率的同时，海尖峰、涌浪等海面结构的存在会造成虚警概率的大幅提高，进而影响海面漂浮小目标的检测性能。当前的解决方案是通过计算海面漂浮小目标和含有海尖峰、涌浪等海面结构的海杂波回波特征，并利用这些特征构造检验统计量，在特征空间实现多特征联合检测，以此提高海面漂浮小目标的检测概率。

但是对于优化多特征联合检测算法的问题在于含有海面漂浮小目标的雷达回波数据获取问题。现有的含有海面漂浮小目标的雷达回波获取方式主要是利用人造目标进行外场雷达试验。利用这种方法可以根据特定的应用需求，有针对性地在特定的雷达参数、海况条件下对具有相应特性的人造目标，如海面浮标、小船等进行雷达实测试验，从而获取真实度较高的含有海面漂浮小目标的雷达回波数据。这种方法对实际应用场景的针对性较强，且具有更高的真实性。但是利用人造目标进行外场雷达试验，从具有指定回波特性的人造目标加工改造、雷达参数与海况环境选择到最后的雷达开机实测试验，都需要耗费大量的时间、精力和费用。并且由于每次试验都只能针对一种指定特性的人造目标进行目标回波采集，所以利用该方法获取海面回波数据的灵活性不足。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种海面漂浮小目标回波的仿真方法，旨在获取具有与实测回波数据相近特征的回波数据的同时，降低获取成本，并提高获取不同目标回波数据时的灵活性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)获取包含海面漂浮小目标的海面雷达回波信号：

雷达发射机向含有小目标的海面发射连续的脉冲信号，雷达接收机接收海面反射的雷达回波信号，得到I×Q维的回波数据矩阵X及小目标的所在位置信息，其中，I表示回波信号的脉冲数，Q表示回波信号的距离单元，I≥2，Q≥2；