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机载雷达非均匀杂波的建模与仿真

作　者: 王爱国
导　师: 张伟
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数字高程模型 地貌类型划分 散射系数图 杂波仿真
分类号: TN959.73
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


传统的机载雷达杂波仿真多认为下视波束内地形均匀一致，仿真数据难以反映实际飞行中地形地貌的动态变化及非均匀特性。本文将真实的数字地形图用于雷达杂波仿真，根据真实场景的地形地貌类型计算散射单元的后向散射系数，用于非均匀杂波的仿真，仿真数据可以反映出雷达真实地面环境的起伏程度。可以为机载雷达系统仿真提供更加逼真的杂波数据，从而更准确地评估雷达在特定场景中的工作性能。论文主要工作如下：1.针对真实场景地形起伏对地形散射单元的划分、擦地角以及散射单元与载机之间的可视关系的影响，本文推导得出基于数字高程模型（DEM）地形散射单元擦地角的计算方法，该方法可以通过矩阵运算快速得到所有地形散射单元的擦地角。给出遮蔽处理过程，该方法是以方位向扫描的方式对数字高程模型（DEM）数据进行遮蔽判断，充分利用数字高程模型（DEM）数据的结构特点，确保各个方向上所有地形单元均进行遮蔽判断。2.针对基于数字高程模型（DEM）数据量大，计算速度慢的问题，本文给出坡度等地形因子的矩阵提取方法，可以快速有效地提取出DEM数据中包含的地形信息。根据杂波仿真对地貌类型划分的要求，结合地形因子对地貌类型特性的描述，提出基于数字高程模型（DEM）数据地貌类型分类依据，该分类方法可以实现真实地形图的地貌类型的自动划分，在得到散射单元的擦地角和对应的地貌类型之后，结合散射系数模型，可以得到更加精确的地面场景散射系数图，散射系数图可以反映出不同地貌类型的散射特性以及地形起伏对散射系数的影响。3.针对机载PD雷达，给出杂波仿真系统设计方法，并对主要单元的结构和功能进行介绍。分别对陆地场景及陆海交界场景，给出基于真实地面场景数字高程模型（DEM）数据的杂波仿真结果，对结果进行分析，并与基于统计模型的杂波仿真结果对比，验证本文所提出方法的正确性。基于数字高程模型（DEM）杂波具有不同于传统杂波模型的非均匀性特点，在高精度雷达系统仿真中具有较大的应用价值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-14
第一章 绪论  14-20
  1.1 研究背景及意义  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-17
  1.3 论文主要工作  17-20
第二章 雷达杂波模拟基本理论  20-33
  2.1 基本雷达方程  20-21
  2.2 机载 PD 雷达杂波谱  21-22
    2.2.1 主瓣杂波  21-22
    2.2.2 旁瓣杂波  22
    2.2.3 高度线杂波  22
  2.3 相控阵天线方向图  22-25
    2.3.1 平面相控阵天线阵因子  23-24
    2.3.2 平面相控阵天线仿真结果  24-25
  2.4 地海杂波后向散射特性  25-32
    2.4.1 地杂波后向散射特性分析  25-28
    2.4.2 地杂波后向散射系数模型  28-30
    2.4.3 海杂波后向散射特性分析  30-31
    2.4.4 海杂波后向散射系数模型  31-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章 基于 DEM 机载 PD 雷达杂波模型分析  33-47
  3.1 DEM 概述  33-35
    3.1.1 DEM 的含义  33-34
    3.1.2 DEM 数据结构  34-35
  3.2 基于 DEM 的机载雷达杂波模型特点  35-42
    3.2.1 基于 DEM 的散射单元划分  35-38
    3.2.2 擦地角的计算  38-40
    3.2.3 遮蔽处理  40-42
  3.3 杂波功率谱计算  42-45
    3.3.1 散射单元反射的杂波功率计算  43-44
    3.3.2 杂波功率谱  44-45
  3.4 本章小结  45-47
第四章 基于 DEM 地海杂波后向散射系数估算方法研究  47-64
  4.1 DEM 地形信息提取的基本思路与体系结构  47-48
  4.2 DEM 地形因子提取  48-58
    4.2.1 坡度  48-50
    4.2.2 地面曲率  50-52
    4.2.3 地形起伏  52-55
    4.2.4 地表粗糙度  55-56
    4.2.5 高程变异系数  56-58
  4.3 基于 DEM 的地貌类型划分  58-61
    4.3.1 地貌类型划分方法  58
    4.3.2 确定地面场景地貌类型划分  58-61
  4.4 确定场景散射系数估算  61-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章 基于 DEM 机载 PD 雷达杂波仿真系统设计与实现  64-80
  5.1 杂波仿真系统  64-71
    5.1.1 杂波仿真系统总体设计  65
    5.1.2 系统工作流程  65-68
    5.1.3 仿真系统实现  68-71
  5.2 仿真结果及分析  71-77
    5.2.1 山区地形杂波仿真结果  71-75
    5.2.2 海岛地形杂波仿真结果  75-76
    5.2.3 基于统计模型杂波仿真结果  76-77
  5.3 基于 DEM 杂波非均性总结  77-79
  5.4 本章小结  79-80
第六章 总结与展望  80-82
  6.1 全文总结  80-81
  6.2 工作展望  81-82
致谢  82-83
附录  83-88
  各坐标系定义  83-85
  坐标系转换  85-88
参考文献  88-92
攻硕期间取得的研究成果  92-93

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达：按使用地点分 > 空用雷达、机载雷达
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