[发明专利]基于DEM和DLCD的机载PD雷达高保真非均匀地杂波仿真方法

说明书

一种基于DEM和DLCD的机载PD雷达高保真非均匀地杂波仿真方法。其包括截取DEM数据和DLCD；计算斜距、方位角、俯仰角、擦地角；根据擦地角和斜距对地表散射点进行遮蔽处理；确定地貌类型，分类匹配相应的后向散射系数模型；计算机载PD雷达作用范围内各地表散射点的后向散射系数，并将斜距、方位角和俯仰角以及后向散射系数代入Ward模型，由此实现地杂波仿真等步骤。本发明针对高保真非均匀地杂波仿真问题，在DEM数据的基础上引入了DLCD，利用DLCD中的地貌类型信息匹配不同的后向散射模型计算后向散射系数，并结合Ward地杂波模型实现了机载PD雷达高保真非均匀地杂波仿真，提高了仿真地杂波的准确性和真实性。

技术领域

本发明属于机载脉冲多普勒(PD)雷达非均匀地杂波仿真技术领域，特别是涉及一种基于数字高程模型(DEM)和数字地表分类数据(DLCD)的机载PD雷达高保真非均匀地杂波仿真方法。

背景技术

与地基雷达相比，机载雷达具有良好的视野和机动性，较强的生存能力，能够发现超低空飞行目标和地面运动目标。当机载PD雷达工作在下视模式时，有用信号会被强地杂波覆盖，因此地杂波的抑制效果将直接影响目标检测和参数估计的性能。当前，机载雷达地杂波抑制主要采用自适应处理技术，建立在均匀杂波基础上的自适应处理技术需要满足RMB准则来估计杂波协方差矩阵，但机载雷达往往工作在非均匀杂波环境中，导致无法获得足够的独立同分布(Independent and Identically Distributed，IID)训练样本来估计杂波协方差矩阵，从而严重影响了机载雷达的杂波抑制性能。在这种情况下，2002年美国国防高级研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)启动了“知识辅助的传感器信号处理和专家咨询计划(Knowledge Aided Sensor Signal Processing andExpert Reasoning,KASSPER)”，研究利用先验地理信息提升雷达目标检测和参数估计的性能，然而在实际测量中，为了获得含有丰富先验信息的实采地杂波数据，需要耗费大量的人力和物力，所需成本过高。因此，构建符合真实地理环境的高保真非均匀地杂波模型，对于研究提升机载PD雷达在非均匀地杂波环境下的目标检测和参数估计性能具有十分重要的意义。

根据地杂波仿真过程中是否引入实际场景的地理信息，可以将地杂波仿真分为基于统计模型的地杂波仿真和地理信息辅助的地杂波仿真。其中，基于统计模型的地杂波仿真假设雷达作用区域为平面，不考虑实际复杂多变的地形和地理地貌特征，多用于实现满足一定概率分布的均匀地杂波仿真。地理信息辅助的地杂波仿真利用实际的地面场景信息(如DEM数据，DLCD等)计算杂波单元的后向散射系数，用于仿真非均匀地杂波，可以为机载PD雷达提供有效的先验地理信息，进而更好地验证地杂波抑制算法的性能。

围绕地理信息辅助的非均匀地杂波建模，研究者开展了大量的研究。范国忠等人提出了一种自然场景的机载PD雷达地杂波仿真方法，从DEM数据出发，对各单元进行遮蔽判断，并利用PD雷达的回波信号模型仿真地杂波。洪丽娜同样利用DEM数据确定杂波散射单元后向散射系数，并计算雷达散射截面积，实现了单一地貌的地杂波仿真。DL Hellard等人利用数字地形和地物信息计算镜面反射系数，并根据镜面反射系数计算特定场景的雷达散射截面，最后结合雷达方程实现地杂波仿真。Kurekin A等人提出利用多模式遥感影像和数字地形数据生成陆基雷达特定杂波图的新方法，该方法基于陆基雷达构建后向散射系数模型，不适合描述机载雷达地杂波特性。饶妮妮等人针对机载认知雷达，提出了一种基于数字高程模型数据的机载认知雷达地杂波建模方法，该方法充分利用DEM数据提取地形因子，并结合地理地貌学理论构建地杂波，具有一定的实际价值。上述方法将先验地理信息数据融合到地杂波仿真中，取得了较为真实的地杂波仿真结果，但上述方法采用的后向散射系数模型较为简单，并且仅从DEM数据中计算地形因子确定地貌类型，数据分辨率不高，地貌分类比较粗糙，不能很好地对非均匀的真实地形进行高保真拟合。

发明内容