[发明专利]一种宽带雷达海面回波仿真方法

说明书

一种宽带雷达海面回波仿真方法，对雷达发射信号进行傅里叶变换获得的离散频谱进行线性插值并子带离散化，确定子带修正因子；采用Bragg修正面元散射模型计算子带频率下的海面面元散射系数；基于子带频率的海面面元散射系数，利用修正子带合成方法计算海面面元的宽带散射系数；将海面面元散射系数代入到雷达方程中，获得面元回波幅度，利用面元回波幅度修正雷达发射信号，获得海面面元的宽带回波信号；将海面几何模型中所有面元的宽带回波进行矢量叠加，生成海面几何模型的海面宽带回波信号。本发明采用粗糙面散射理论的Bragg修正面元散射算法和修正子带合成的计算方法，准确有效地求解宽带海面散射特性。

技术领域

本发明涉及一种宽带雷达海面回波仿真方法。

背景技术

海面宽带电磁散射的外场实测可控性差，且代价巨大，无法满足大量测试进行科学研究的需求。利用电磁散射粗糙面仿真算法、海面几何模型，建立宽带海面回波仿真模型，可以在计算机上进行仿真分析研究。

受到海面场景大、海情复杂、雷达频率高的限制，基于时间采样的海面宽带散射仿真存在耗时长、精度较低的缺点。对于任意雷达宽带信号的海面宽带散射特性仿真方法是目前海杂波特性研究的难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带雷达海面回波仿真方法，采用粗糙面散射理论的Bragg修正面元散射算法和修正子带合成的计算方法，准确有效地求解宽带海面散射特性。

为了达到上述目的，本发明提供一种宽带雷达海面回波仿真方法，包含以下步骤：

步骤S1、对雷达发射信号进行傅里叶变换获得的离散频谱进行线性插值并子带离散化，确定子带修正因子；

步骤S2、采用Bragg修正面元散射模型计算子带频率下的海面面元散射系数；

步骤S3、基于子带频率的海面面元散射系数，利用修正子带合成方法计算海面面元的宽带散射系数；

步骤S4、将海面面元散射系数代入到雷达方程中，获得面元回波幅度，利用面元回波幅度修正雷达发射信号，获得海面面元的宽带回波信号；

步骤S5、将海面几何模型中所有面元的宽带回波进行矢量叠加，生成海面几何模型的海面宽带回波信号。

所述步骤S1中，雷达发射信号的中心频率f_c、带宽B，将雷达发射信号的频率下限记为f_s，频率上限记为f_e，记Δf＝(f_e-f_s)/99，将信号频率离散为f_s、f_s+Δf、f_s+2Δf、f_s+3Δf、……、f_s+99Δf(f_e)，频率幅度为子带修正因子，记为A₀、A₁、A₂、……、A₉₈、A₉₉。

所述步骤S2中，计算子带频率下的海面面元散射系数的方法包含：

根据选定的海谱模型，用线性过滤法生成海面几何模型，并根据雷达发射信号中心频率进行三角面元化离散，采用基尔霍夫近似法计算三角面元的归一化雷达散射截面

其中，U_PQ为极化系数，P为散射极化方式，Q为入射极化方式，k_i为子带入射电磁波波数，为入射方向，为散射方向，P(z_x,z_y)为斜率概率密度函数，q和q_z由和决定，q＝|q|，z_x＝-q_x/q_z,z_y＝-q_y/q_z；