[发明专利]一种考虑地形高度的天基雷达杂波仿真方法及装置

说明书

一种考虑地形高度的天基雷达杂波仿真方法及装置，通过天基雷达作用距离与地球高程，剔除异常点，然后采用迭代计算方法，生成适用于仿真任意轨道的天基雷达等距离杂波的回波。本发明虑了地球球体模型和地球自转的影响；可以用于天基雷达杂波的仿真、天基雷达二维杂波谱仿真、天基雷达杂波抑制方法评估，也可以用于天基雷达轨道设计等。

技术领域

本发明涉及一种考虑地形高度的天基雷达杂波仿真方法及装置，属于雷达仿真技术领域。

背景技术

在天基雷达的研究中，杂波抑制是其最重要的关键技术之一，而杂波的建模与仿真是杂波特性分析的基础，也是杂波抑制方法研究与验证的手段。由于天基雷达轨道高度高，地球不能再按照平面模型的假设，并且地球自转的影响也不能忽略，会引入额外的多普勒频率，并且随着轨道高度的升高，这种影响也越来越明显。因此，必须研究适合于天基雷达的杂波仿真方法。

雷达系统的信号处理，通常都是先进行距离维的脉冲压缩，将回波按距离单元进行划分，然后进行杂波抑制。因此，在对杂波抑制算法进行研究与验证时，需要能够产生出相应的距离环的杂波回波。现有文献对天基雷达等距离环杂波的仿真时不考虑地形的高程信息，即假设高程为零。但实际中，大部分地区都不是海拔为零，而是具有一定的高度，杂波对应的地表在具有一定高度后将影响其到达雷达的斜距。因此，在进行等距离环杂波仿真时，必须考虑实际的地表高程。

目前为止，从国内外公开渠道上查到文献看，有文献研究了天基雷达空时二维杂波的建模和仿真方法，给出了空时杂波回波仿真公式，并讨论了杂波单元的划分、径向速和地面位置的计算等，但是其计算是假设卫星轨道为圆轨道，即偏心率为零时的情况，并不能推广的椭圆轨道；有文献计算了等距离环的位置，但是在假设场景为平面的条件下；有文献考虑了地球自转的影响以及距离模糊和多普勒模糊等因素，但是并不能得到距离环的地面位置；有文献研究了天基雷达由于地球自转使地杂波产生严重的多普勒频移问题，以及轨道高度的影响；有文献给出了等效地球模型时杂波等距离环上多普勒频率的计算方法，但是没有给出等距离环的位置如何计算；还有文献给出了低轨卫星的在地面的等距离线与等多普勒线，但是其计算是假设卫星运行于赤道上空时，并不适用于卫星于轨道任意位置的情况。有考虑了地球球体模型以及地球自转，给出了一种等距离杂波环的回波的仿真方法。但以上文献都没有考虑地形的高程信息进行杂波仿真。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种考虑地形高度的天基雷达杂波仿真方法及装置，通过天基雷达作用距离与地球高程，剔除异常点，然后采用迭代计算方法，生成适用于仿真任意轨道的天基雷达等距离杂波的回波。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种考虑地形高度的天基雷达杂波仿真方法，包括如下步骤：

步骤一、预设地球表面的高程为零；

步骤二、计算地球表面与天基雷达的距离相等的等距离环的坐标；然后根据天基雷达的距离分辨率和所述等距离环的坐标，获取初步杂波带内的所有坐标；然后基于所述初步杂波带内的所有坐标对应的实际高程，将初步杂波带内的异常坐标剔除后获得过程杂波带；

步骤三、预设高程搜索步长或搜索次数，在预设最大高程和预设最小高程之间重复步骤二；然后将步骤二中所有的过程杂波带作为最终杂波带；

步骤四、计算步骤三中最终杂波带内所有坐标点的多普勒频率、散射功率，获得最终杂波带内所有坐标点的回波。

上述考虑地形高度的天基雷达杂波仿真方法，在所述步骤三和所述步骤四之间，将最终杂波带内所有坐标点从地球固连坐标系系变换到地球惯性坐标。

上述考虑地形高度的天基雷达杂波仿真方法，步骤四最终杂波带内任一坐标点p_i的多普勒频率f_d,i为：