CN105044691A - 一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，其主要思路是：通过对机载雷达回波信号的各距离门对应的距离环进行多普勒频率离散化，获得相应杂波块位置及杂波块面积，并根据机载雷达回波信号得到目标的单脉冲回波功率后，计算该杂波块功率，以此构造雷达回波信号的协方差矩阵，并形成原始距离多普勒图，进而得到扩展的距离多普勒图，然后计算目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比后，得到多个单一重复脉冲频率下的检测盲区图，进而形成一个2/4准则下的检测盲区图，根据该2/4准则下的检测盲区图，获知机载雷达横截面积(RCS)确定时，该目标的最大探测距离和最小可检测速度，进而判定该机载雷达性能是否满足设计要求。

Description

一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法

技术领域

本发明属于雷达性能评估技术领域，特别涉及一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，适用于海杂波背景下的对雷达性能的快速评估。

背景技术

雷达性能评估方法可以有效评估雷达系统的工作能力，为雷达回波数据的实时性、可靠性和准确性提供保障，并且可以帮助设置雷达系统的参数,使雷达系统达到实际条件下的最优性能，雷达性能评估的精度也关系到雷达系统设计的成败。

雷达性能可以采用检测盲区图来评估，从检测盲区图上能够获知该雷达系统的最大探测距离和最小可检测速度，进而判定该雷达性能是否满足设计要求。2/4准则是机载雷达进行目标检测常用的检测准则，其原理是在4种不同重复脉冲频率下，有2种或者2种以上重复脉冲频率检测到同一目标，则认为该目标能被检测到。检测盲区图是与目标距离、目标速度相关的目标检测能力，检测盲区图中的像素点幅度值只有0和1，0表示目标不能被检测到，1表示目标能被检测到。检测盲区图中的单个像素点表示，具有一定距离和速度的目标在不同海杂波背景下，以及一定虚警概率和检测概率条件下能否被检测到。因此，通过形成2/4准则下的检测盲区图就能够有效评估雷达性能。

为了得到2/4准则下的检测盲区图，现有方法是先根据常规的空时杂波模型构造雷达回波数据的协方差矩阵，其构造过程中需要对雷达回波数据的各距离门对应的距离环进行方位角度精细离散化，使得产生庞大的运算量及相当高的计算复杂度，以至于在实际应用中难以实现。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，该方法在地物场景中也能获得较好的结果。

本发明的主要思路是：本发明通过对机载雷达回波数据的各距离门对应的距离环进行多普勒频率离散化后，获得相应的杂波块位置及杂波块面积，并根据机载雷达回波信号得到目标的单脉冲回波功率，计算该杂波块的功率，以此构造雷达回波数据的协方差矩阵，形成原始距离多普勒图后，进而得到扩展的距离多普勒图，然后计算目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比，根据该输出信杂比，计算单一重复脉冲频率下的检测盲区图，然后融合多个单一脉冲重复频率下的检测盲区图，形成一个2/4准则下的检测盲区图，根据该2/4准则下的检测盲区图，获知机载雷达横截面积(RCS)确定时，该目标的最大探测距离和最小可检测速度，进而判定该机载雷达性能是否满足设计要求。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，包括以下步骤：

步骤1，根据机载雷达回波信号得到目标的单脉冲回波功率P_s，再将机载雷达回波信号的各距离门对应的距离环进行多普勒频率离散化，获得相应的杂波块位置及杂波块面积后，并根据目标的单脉冲回波功率P_s，依次得到第i个杂波块对应的功率P_c,i、第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵R_l,k、目标的归一化自适应滤波权矢量w_l,k，进而得到第l个距离门的第k个多普勒通道的输出功率P_c(l,k)，形成原始距离多普勒图；其中，I表示第l个距离门对应的距离环包括的杂波块个数，每个脉冲重复周期包含L个距离门，每个距离门包含K个多普勒通道，第i个杂波块对应于第k个多普勒通道，i∈{1,2,…,I}，k∈{1,2,…,K},l∈{1,2,…,L}。

步骤2，根据原始距离多普勒图，得到扩展的距离-速度杂波功率分布P_Ec(v,R)，进而形成扩展的距离多普勒图；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度。

步骤3，根据扩展的距离多普勒图，计算目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，v_m表示目标的最小检测速度。

步骤4，根据目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)，得到N个单一重复脉冲频率下的检测盲区图CZ_n(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，v_m表示目标的最小检测速度，N表示人为设定的重复脉冲频率数目，n∈{1,2,…,N}。

步骤5，根据N个单一重复脉冲频率下的检测盲区图CZ_n(v,R)，形成2/4准则下的检测盲区图CZ(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的检测速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，v_m表示目标的最小检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，N表示人为设定的重频数目，n∈{1,2,…,N}；此处N＝4，n∈{1,2,3,4}。

步骤6，根据2/4准则下的检测盲区图CZ(v,R)，获知机载雷达横截面积(RCS)确定时，该目标的最大探测距离和最小可检测速度；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的探测速度，N表示人为设定的重复脉冲频率数目，n∈{1,2,…,N}，v_m表示目标的最小检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离。

与现有技术相比，本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步。

本发明采用一种快速计算的检测盲区图来对海杂波背景下的机载雷达系统进行快速性能评估，通过对机载雷达回波数据的各距离门对应的距离环进行多普勒频率离散化，获得相应的杂波块位置及该杂波块面积，然后计算杂波块功率，以此构造机载雷达回波数据的协方差矩阵，然后利用该协方差矩阵进行处理，并得到多个单一重复脉冲频率下的检测盲区图，然后融合多个单一重复脉冲频率下的检测盲区图，形成2/4准则下的检测盲区图后进行性能评估。本发明方法能够以较少的运算量对海杂波背景下的机载雷达系统进行很好的性能评估，主要用于解决性能评估方法的庞大运算量和计算复杂度问题，能够优化实际条件下的雷达系统性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的海杂波背景下的快速雷达性能评估方法的流程图；

图2(a)表示重频为1000Hz的原始距离多普勒图，其中，横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示目标到机载雷达的距离，

图2(b)表示重频为1250Hz的原始距离多普勒图，其中，横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示目标到机载雷达的距离，

图2(c)表示重频为1600Hz的原始距离多普勒图，其中，横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示目标到机载雷达的距离，

图2(d)表示重频为2000Hz的原始距离多普勒图，其中，横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示目标到机载雷达的距离；

图3(a)表示重频为1000Hz的扩展的距离多普勒图，其中，横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示目标到机载雷达的距离，

图3(b)表示重频为1250Hz的扩展的距离多普勒图，其中，横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示目标到机载雷达的距离，

图3(c)表示重频为1600Hz的扩展的距离多普勒图，其中，横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示目标到机载雷达的距离，

图3(d)表示重频为2000Hz的扩展的距离多普勒图，其中，横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示目标到机载雷达的距离；

图4(a)表示重频为1000Hz的单一重频检测盲区图，其中，横坐标表示目标速度，纵坐标表示目标到机载雷达的距离，

图4(b)表示重频为1250Hz的单一重频检测盲区图，其中，横坐标表示目标速度，纵坐标表示目标到机载雷达的的距离，

图4(c)表示重频为1600Hz的单一重频检测盲区图，其中，横坐标表示目标速度，纵坐标表示目标到机载雷达的的距离，

图4(d)表示重频为2000Hz的单一重频检测盲区图，其中，横坐标表示目标速度，纵坐标表示目标到机载雷达的的距离；

图5表示2/4准则下的检测盲区图，其中，横坐标表示速度，纵坐标表示目标到机载雷达的距离。

具体实施方法

参照图1，为本发明在海杂波背景下的快速雷达性能评估方法的流程图，该海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，包括以下步骤：

步骤1，根据机载雷达回波信号得到目标的单脉冲回波功率P_s，再将机载雷达回波信号的各距离门对应的距离环进行多普勒频率离散化，获得相应的杂波块位置及杂波块面积后，并根据目标的单脉冲回波功率P_s，依次得到第i个杂波块对应的功率P_c,i、第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵R_l,k、目标的归一化自适应滤波权矢量w_l,k，进而得到第l个距离门的第k个多普勒通道的输出功率P_c(l,k)，形成原始距离多普勒图；其中，I表示第l个距离门对应的距离环包括的杂波块个数，每个脉冲重复周期包含L个距离门，每个距离门包含K个多普勒通道，第i个杂波块对应于第k个多普勒通道，i∈{1,2,…,I}，k∈{1,2,…,K},l∈{1,2,…,L}。

步骤1的具体子步骤为：

1.1根据机载雷达回波信号得到目标的单脉冲回波功率P_s：

$P_s=\frac{P_t{G}_t{G}_r{\mathrm{\λ}}^2{\mathrm{\σ}}_t{\left(\mathrm{\τB}\right)}^2}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^3{R}^4{L}_s}$

其中，P_t表示机载雷达发射功率，G_t表示机载雷达发射增益，G_r表示机载雷达接收增益，σ_t表示机载雷达横截面积(RCS)，λ表示机载雷达波长，τB表示机载雷达的脉压增益，R表示机载雷达到目标的距离，L_s是机载雷达系统损失因子。

1.2将机载雷达回波信号的各距离门对应的距离环进行多普勒频率离散化后，获得相应的杂波块位置及杂波块面积，根据目标的单脉冲回波功率P_s，计算得到第i个杂波块对应的功率P_c,i为：

其中，P_t表示机载雷达发射功率，表示机载雷达天线双程功率增益，λ表示机载雷达波长，τB表示机载雷达的脉压增益，R_l表示机载雷达到第i个杂波块的距离，L_s是机载雷达系统损失因子，ΔS表示第i个杂波块的机载雷达横截面积(RCS)，I表示每个距离门对应的距离环包括的杂波块个数,i∈{1,2,…,I}，I为自然数。

第i个杂波块的雷达横截面积ΔS表达式为：

$\mathrm{\ΔS}=\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_i{R}_l\mathrm{\ΔR}{\mathrm{\σ}}_0}{\cos {\mathrm{\δ}}_l}$

其中，ΔR表示雷达距离分辨率，R_l表示机载雷达到第i个杂波块的距离，Δθ_i表示第i个杂波块的方位角度范围，σ₀＝γ₀sinδ_l表示等Gamma模型下的后向散射系数，γ₀表示与漫反射有关的系数，δ_l表示擦地角。

擦地角δ_l的正弦值表达式为：

$\sin {\mathrm{\δ}}_l=\frac{H}{R_l}-\frac{R_l}{2R_e}$

其中，H表示机载雷达高度，R_e表示地球半径，R_l表示机载雷达到第i个杂波块的距离。

机载雷达回波信号经快速离散傅里叶变换(FFT)后，得到每个多普勒通道对应的杂波块的功率，以此构造机载雷达回波信号的协方差矩阵，地面上的每一个杂波块都会落在相应的多普勒通道中。

1.3根据第i个杂波块对应的功率P_c,i，得到第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵R_l,k：

$R_{l,k}=\underset{i=1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\δ}}_i^{2}s\left({\mathrm{\ψ}}_i\right)s^H\left({\mathrm{\ψ}}_i\right)+{\mathrm{\δ}}_n^{2}I$

其中，I表示第l个距离门对应的距离环包括的杂波块个数，每个脉冲重复周期包含L个距离门，每个距离门包含K个多普勒通道，第i个杂波块对应于第k个多普勒通道，i∈{1,2,…,I}，k∈{1,2,…,K},l∈{1,2,…,L}，表示第i个杂波块在该多普勒通道的回波功率，表示杂波噪声功率，ψ_i表示第i个杂波块对应锥角，s(ψ_i)表示第i个杂波块对应的空时域导向矢量。

根据第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵R_l,k，得到目标的归一化自适应滤波权矢量w_l,k:

$w_{l,k}=\frac{R_{l,k}^{-1}s\left({\mathrm{\ψ}}_0\right)}{s^H\left({\mathrm{\ψ}}_0\right)R_{l,k}^{-1}s\left({\mathrm{\ψ}}_0\right)}$

其中，s(ψ₀)表示目标对应的空时域导向矢量，R_l,k表示第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵。

根据目标的归一化自适应滤波权矢量w_l,k，以及第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵R_l,k，得到第l个距离门的第k个多普勒通道的输出功率P_c(l,k)，进而形成原始距离多普勒图。

第l个距离门的第k个多普勒通道的输出功率P_c(l,k)的表达式为：

$P_c(l,k)=w_{l,k}^H{R}_{l,k}{w}_{l,k}=\frac{1}{s^H\left({\mathrm{\ψ}}_0\right)R_{l,k}^{-1}s\left({\mathrm{\ψ}}_0\right)}$

其中，w_l,k表示目标的归一化自适应滤波权矢量，R_l,k表示第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵，I表示第l个距离门对应的距离环包括的杂波块个数，每个脉冲重复周期包含L个距离门，每个距离门包含K个多普勒通道，第i个杂波块对应于第k个多普勒通道，i∈{1,2,…,I}，k∈{1,2,…,K},l∈{1,2,…,L}，s(ψ₀)表示目标的空时域导向矢量，{}^H表示共轭转置。

步骤2，根据原始距离多普勒图，得到扩展的距离-速度杂波功率分布P_Ec(v,R)，进而形成扩展的距离多普勒图；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度，I表示第l个距离门对应的距离环包括的杂波块个数，每个脉冲重复周期包含L个距离门，i∈{1,2,…,I}，l∈{1,2,…,L}。

具体地，

假设目标到机载雷达的距离为R，目标速度为v，R∈[1,R_max]，v∈[-v_m,v_m]，该目标对应的多普勒频率第n种脉冲重复频率下机载雷达的不模糊距离为R_u,n，第n种脉冲重复频率下机载雷达的脉冲重复频率为f_r,n，那么该目标分别经快时间和慢时间采样后，落在原始距离多普勒图中的坐标位置为：(mod(f_d/f_r,n,1),mod(R,R_u,n))；其中，mod(f_d/f_r,n,1)表示对1的取余操作。

根据目标分别经快时间和慢时间采样后，落在原始距离多普勒图中的坐标位置(mod(f_d/f_r,n,1),mod(R,R_u,n))，得到与目标竞争的杂波功率P_c(mod(f_d/f_r,n,1),mod(R,R_u,n))，将该目标对应的多普勒频率f_d和目标到机载雷达的距离R，填入与目标竞争的杂波功率P_c(mod(f_d/f_r,n,1),mod(R,R_u,n))中后，得到扩展的距离多普勒杂波功率分布P_Ec(f_d,R)。

扩展的距离多普勒杂波功率分布P_Ec(f_d,R)表达式为：

P_Ec(f_d,R)＝P_c(mod(f_d/f_r,n,1),mod(R,R_u,n))

根据扩展的距离多普勒杂波功率分布P_Ec(f_d,R)，得到扩展的距离-速度杂波功率分布P_Ec(v,R)。

扩展的距离-速度杂波功率分布P_Ec(v,R)表达式为：

P_Ec(v,R)＝P_c(mod(2v/λf_r,n,1),mod(R,R_u,n))

其中，mod(f_d/f_r,n,1)表示对1的取余操作，λ表示机载雷达波长，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度，且v∈[-v_m,v_m]，v_m表示目标速度的检测范围最大值，R∈[1,R_max]，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，R_u,n表示第n种重频下雷达的不模糊距离，f_r,n表示第n种重复脉冲频率下机载雷达的脉冲重复频率，N表示人为设定的重复脉冲频率数目，n∈{1,2,…,N}。

根据得到的扩展的距离-速度杂波功率分布P_Ec(v,R)，进而形成扩展的距离多普勒图。

步骤3，根据扩展的距离多普勒图，计算目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，v_m表示目标的最小检测速度。

具体地，根据扩展的距离-速度杂波功率分布P_Ec(v,R)，计算目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)。

输出信杂比SCR(v,R)表达式为：

$\mathrm{SCR}(v,R)=\frac{P_s\left(R\right)}{P_{\mathrm{Ec}}(v,R)}=\frac{P_t{G}_t{G}_r{\mathrm{\λ}}^2{\mathrm{\σ}}_t{\left(\mathrm{\τB}\right)}^2{\left(\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k\right)}^2}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^3{R}^4{L}_s{P}_{\mathrm{Ec}}(v,R)}$

其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，v_m表示目标的最小检测速度，P_s(R)表示目标到机载雷达的距离为R的目标功率，P_Ec(v,R)表示扩展的距离-速度杂波功率分布，P_t表示机载雷达发射功率，G_t表示机载雷达发射增益，G_r表示机载雷达接收增益，σ_t表示机载雷达横截面积(RCS)，λ表示机载雷达波长，τB表示机载雷达的脉压增益，L_s是机载雷达系统损失因子。

步骤4，根据目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)，得到N个单一重复脉冲频率下的检测盲区图CZ_n(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，v_m表示目标的最小检测速度，N表示人为设定的重复脉冲频率数目，n∈{1,2,…,N}。

具体地，根据目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)，以及目标能检测到时所要求的最小信杂比SCR_req，确定N个单一重复脉冲频率下的检测盲区图CZ_n(v,R)，进而得到第n种重复脉冲频率下的检测盲区图CZ_n(v,R)，即：

${\mathrm{CZ}}_n(v,R)=\left\{\begin{array}{c}1,\mathrm{SCR}(v,R)\&GreaterEqual;{\mathrm{SCR}}_{\mathrm{req}}\\ 0,\mathrm{SCR}(v,R)<{\mathrm{SCR}}_{\mathrm{req}}\end{array}\right.$

其中，N表示人为设定的重频数目，n∈{1,2,…,N}，λ表示机载雷达波长，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的检测速度，v_m表示目标的最小检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，SCR_req表示目标能被检测到时所要求的最小信杂比。

步骤5，根据N个单一重复脉冲频率下的检测盲区图CZ_n(v,R)，形成2/4准则下的检测盲区图CZ(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的检测速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，v_m表示目标的最小检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，N表示人为设定的重频数目，n∈{1,2,…,N}；此处N＝4，n∈{1,2,3,4}。

具体地，根据N个单一重复脉冲频率下的检测盲区图来判断，位置变化的目标是否能被检测到，目标的检测速度v∈[-v_m,v_m]，目标到雷达的探测距离R∈[0,R_max]；若有2个或者2个以上单一重复脉冲频率检测盲区图能够检测到目标，则认为该目标能被检测到。

因此，2/4准则下检测盲区CZ(v,R)可由下式表示：

$\mathrm{CZ}(v,R)=\left\{\begin{array}{c}1,\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{CZ}}_n(v,R)\&GreaterEqual;2\\ 0,\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{CZ}}_n(v,R)<2\end{array}\right.$

其中，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，CZ_n(v,R)表示第n种单一重复脉冲频率下的检测盲区图，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的探测速度，N表示人为设定的重复脉冲频率数目，n∈{1,2,…,N}，v_m表示目标的最小检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离；此处N＝4，n∈{1,2,3,4}。

步骤6，根据2/4准则下的检测盲区图CZ(v,R)，获知机载雷达横截面积(RCS)确定时，该目标的最大探测距离和最小可检测速度。

下面结合仿真实验对本发明效果做进一步说明。

(1)仿真条件：

机载雷达系统仿真参数如表1所示。

表1

参数名称	参数数值
		阵面形状N×P	8×2
脉冲数M	80100128160
		四种脉冲重复频率PRF/(Hz)	1000,1250,1600,2000
波长λ/(m)	0.7
		阵元间隔(方位和俯仰)d/(m)	0.35
载机高度H/(m)	3000
		载机速度v(m/s)	180
载机速度与阵面夹角α/(°)	0

(2)仿真内容

图2中横坐标表示多普勒通道，纵坐标表示距离。图2(a)给出了重频为1000Hz的原始距离多普勒图，图2(b)给出了重频为1250Hz的原始距离多普勒图，图2(c)给出了重频为1600Hz的原始距离多普勒图，图2(d)给出了重频为2000Hz的原始距离多普勒图，图2(a)～图2(d)的四幅图中，横坐标均表示多普勒通道，纵坐标均表示距离。

图3中横坐标表示速度，纵坐标表示距离。图3(a)给出了重频为1000Hz的扩展的距离多普勒图，图3(b)给出了重频为1250Hz的扩展的距离多普勒图，图3(c)给出了重频为1600Hz的扩展的距离多普勒图，图3(d)给出了重频为2000Hz的扩展的距离多普勒图。

图4中横坐标表示速度，纵坐标表示距离。图4给出了单一重频下的检测盲区图。图4(a)给出了重频为1000Hz的检测盲区图，图4(b)给出了重频为1250Hz的检测盲区图，图4(c)给出了重频为1600Hz的检测盲区图，图4(d)给出了重频为2000Hz的检测盲区图。

图5中横坐标表示速度，纵坐标表示距离。图5给出了2/4准则下的检测盲区图。

本发明提出的快速性能评估方法需要循环L×I次,而对基于常规的空时杂波模型的雷达性能评估方法而言，则需要循环L×M次。其中,L表示每个脉冲重复周期包含的距离门个数，I表示快速性能评估方法中按多普勒频率划分的各距离门对应的杂波块个数，M表示基于常规的空时杂波模型的雷达性能评估方法中按方位角度划分的各个距离门对应的杂波块的个数，M的取值远远大于I,例如在本发明的仿真中I的取值为128，而M的取值为4500。通过比较可以看出，快速雷达性能评估方法的计算速度远远快于基于常规的空时杂波模型的雷达性能评估方法。从本发明获得的检测盲区图中可以得到雷达的最大探测距离和最小可检测速度，说明本发明提出的快速雷达性能评估方法可以达到评估效果。

综上所述，仿真实验验证了本发明的正确性，有效性和可靠性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围；这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据机载雷达回波信号得到目标的单脉冲回波功率P_s，再将机载雷达回波信号的各距离门对应的距离环进行多普勒频率离散化，获得相应的杂波块位置及杂波块面积后，并根据目标的单脉冲回波功率P_s，依次得到第i个杂波块对应的功率P_c,i、第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵R_l,k、目标的归一化自适应滤波权矢量w_l,k，进而得到第l个距离门的第k个多普勒通道的输出功率P_c(l,k)，形成原始距离多普勒图；其中，I表示第l个距离门对应的距离环包括的杂波块个数，每个脉冲重复周期包含L个距离门，每个距离门包含K个多普勒通道，第i个杂波块对应于第k个多普勒通道，i∈{1,2,…,I}，k∈{1,2,…,K},l∈{1,2,…,L}；

步骤2，根据原始距离多普勒图，得到扩展的距离-速度杂波功率分布P_Ec(v,R)，进而形成扩展的距离多普勒图；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度；

步骤3，根据扩展的距离多普勒图，计算目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，v_m表示目标的最小检测速度；

步骤4，根据目标位置变化时，目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)，得到N个单一重复脉冲频率下的检测盲区图CZ_n(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，v_m表示目标的最小检测速度，N表示人为设定的重复脉冲频率数目，n∈{1,2,…,N}；

步骤5，根据N个单一重复脉冲频率下的检测盲区图CZ_n(v,R)，形成2/4准则下的检测盲区图CZ(v,R)；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的检测速度，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，v_m表示目标的最小检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，N表示人为设定的重频数目，n∈{1,2,…,N}；此处N＝4，n∈{1,2,3,4}；

步骤6，根据2/4准则下的检测盲区图CZ(v,R)，获知机载雷达横截面积(RCS)确定时，该目标的最大探测距离和最小可检测速度；其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的探测速度，N表示人为设定的重复脉冲频率数目，n∈{1,2,…,N}，v_m表示目标的最小检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离。

2.如权利要求1所述的一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，其特征在于，在步骤1中，所述第l个距离门的第k个多普勒通道的输出功率P_c(l,k)表达式，其表达式为：

$P_c(l,k)=w_{l,k}^H{R}_{l,k}{w}_{l,k}=\frac{1}{s^H\left({\mathrm{\&psi;}}_0\right)R_{l,k}^{-1}s\left({\mathrm{\&psi;}}_0\right)}$

其中，w_l,k表示目标的归一化自适应滤波权矢量，R_l,k表示第l个距离门的第k个多普勒通道的协方差矩阵，I表示第l个距离门对应的距离环包括的杂波块个数，每个脉冲重复周期包含L个距离门，每个距离门包含K个多普勒通道，第i个杂波块对应于第k个多普勒通道，i∈{1,2,…,I}，k∈{1,2,…,K},l∈{1,2,…,L}，s(ψ₀)表示目标的空时域导向矢量，{}^H表示共轭转置。

3.如权利要求1所述的一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，其特征在于，在步骤3中，所述的目标所在位置的输出信杂比SCR(v,R)表达式，其表达式为：

$\mathrm{SCR}(v,R)=\frac{P_s\left(R\right)}{P_{\mathrm{Ec}}(v,R)}=\frac{P_t{G}_t{G}_r{\mathrm{\&lambda;}}^2{\mathrm{\&sigma;}}_t{\left(\mathrm{\&tau;B}\right)}^2{\left(\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{w}_k\right)}^2}{{\left(4\mathrm{\&pi;}\right)}^3{R}^4{L}_s{P}_{\mathrm{Ec}}(v,R)}$

其中，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离，v_m表示目标的最小检测速度，P_s(R)表示目标到机载雷达的距离为R的目标功率，P_Ec(v,R)表示扩展的距离-速度杂波功率分布，P_t表示机载雷达发射功率，G_t表示机载雷达发射增益，G_r表示机载雷达接收增益，σ_t表示机载雷达横截面积(RCS)，λ表示机载雷达波长，τB表示机载雷达的脉压增益，L_s是机载雷达系统损失因子。

4.如权利要求1所述的一种海杂波背景下的快速雷达性能评估方法，其特征在于，在步骤5中，所述的2/4准则下检测盲区图CZ(v,R)表达式，其表达式为：

$\mathrm{CZ}(v,R)=\left\{\begin{array}{c}1,\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{CZ}}_n(v,R)\&GreaterEqual;2\\ 0,\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{CZ}}_n(v,R)<2\end{array}\right.$

其中，v∈[-v_m,v_m]，R∈[0,R_max]，CZ_n(v,R)表示第n个单一重复脉冲频率下的检测盲区图，R表示目标到机载雷达的距离，v表示目标的探测速度，N表示人为设定的重复脉冲频率数目，n∈{1,2,…,N}，此处N＝4，n∈{1,2,3,4}，v_m表示目标的最小检测速度，R_max表示目标到机载雷达的最大探测距离。