[发明专利]一种海面漂浮小目标回波的仿真方法

摘要

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。

主权项

1.一种海面漂浮小目标回波的仿真方法，其特征在于，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；(2)计算X中任一纯杂波距离单元杂波数据的平均功率Pc：从回波数据矩阵X中随机选取一个纯杂波距离单元，并计算该距离单元中I个杂波数据的平均功率Pc；(3)建立待仿真小目标回波信号表达式s(n)：其中，表示控制信杂比的非负因子，P_c表示纯杂波的平均功率，a(n)表示幅度序列，n表示幅度序列a(n)中元素的标号，n＝1,2,...,N，N表示信号长度，exp表示以自然常数e为底的指数函数，j表示虚数单位，且j²＝‑1，λ表示雷达的工作波长，v₀和v₁分别表示小目标的起始径向速度和终止径向速度，Δt表示雷达的脉冲重复周期，表示初始相位；(4)计算控制信杂比的非负因子的值：在MATLAB函数库中调用unifrnd(x,y)函数，得到在区间[x,y]上服从均匀分布的随机数，并将该随机数赋给得到s(n)中控制信杂比的非负因子的值，其中x∈[10^‑1，10]，y∈[10^‑1，10]；(5)获取幅度序列a(n)中各元素的值：(5a)建立初始序列u(k)：在MATLAB函数库中调用unifrnd(x,y,p,q)函数，并令x＝‑1，y＝1，p＝N+1000，q＝1，得到在区间[‑1,1]上服从均匀分布的长度为N+1000的随机序列，并将该随机序列作为初始序列u(k)，其中，k表示初始序列u(k)中元素的标号，k≥1，k∈N*，N*表示正整数；(5b)建立迭代序列v(k)：利用初始序列u(k)建立迭代序列v(k)：∈[‑1/(1‑ρ),1/(1‑ρ)]其中，ρ∈(0,1)表示控制幅度起伏快慢的因子；(5c)建立非负序列v+(k)：利用迭代序列v(k)建立非负序列v+(k)：(5d)获取幅度序列a(n)中各元素的值：通过非负序列v+(k)，计算幅度序列a(n)中各元素的值：其中，n＝k，表示非负序列v₊(k)的功率；(6)获取小目标的起始径向速度v0和终止径向速度v1的有效值：(6a)在MATLAB函数库中调用unifrnd(x,y,p,q)函数，并令x＝‑1，y＝1，p＝5，q＝1，得到在区间[‑1,1]上服从均匀分布的长度为5的随机序列{ηi}，其中，i表示序列{ηi}中元素的标号，1≤i≤5，i∈N*；(6b)在MATLAB函数库中调用unifrnd(x,y,p,q)函数，并令x＝‑1，y＝1，p＝5，q＝1，得到在区间[‑1,1]上服从均匀分布的长度为5的随机序列{ωj}，其中，j表示序列{ωj}中元素的标号，1≤j≤5，j∈N*；(6c)计算小目标的起始径向速度v0和终止径向速度v1的值：通过序列{ηi}和序列{ωj}，计算小目标的起始径向速度v0和终止径向速度v1的值，其中，Σ表示求和；(6d)判断小目标的起始径向速度v0和终止径向速度v1的值是否有效：判断|v0‑v1|≤2×N×Δt是否成立，若是，则v0和v1分别为小目标的起始径向速度和终止径向速度的有效值，否则执行步骤(6a)，直至满足限制条件为止；(7)计算初始相位的值：在MATLAB函数库中调用unifrnd(x,y)函数，并令x＝0，y＝2π，得到在区间[0,2π]上服从均匀分布的随机数，并将该随机数作为初始相位的值；(8)获取待仿真小目标回波信号：将控制信杂比的非负因子的值、幅度序列a(n)中各元素的值、小目标的起始径向速度v₀和终止径向速度v₁的有效值、以及初始相位的值代入待仿真小目标回波信号表达式s(n)中，得到待仿真小目标回波信号。