CN113376612B - 一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，所述方法包括如下步骤：S1：在待检测区域内划定一个预设区域范围，并对预设区域范围进行坐标系处理，获取处理后的区域内所有高程数据；S2：计算出雷达射线空间直线方程，并随后通过雷达射线空间直线方程遍历区域矩阵的每个计算节点；S3：遍历每个计算节点后，获取每个节点的地形高度是否高于当前投影的了雷达射线高度；若高于雷达射线高度，则判断为雷达射线被遮挡，将遮挡点作为雷达回波点进行反射计算；若低于雷达射线高度，则判断为雷达射线没有被遮挡，用原计算节点作为雷达回波点进行反射计算；S4：设立雷达接收灵敏度，将计算结果与雷达接收灵敏度进行阈值判断。

Description

一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法

技术领域

本发明涉及一种探测雷达杂波生成的方法，具体涉及一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法。

背景技术

雷达通过发射和接收无线电波，可以实现对目标物体的探测，例如， 探测目标物体的距离、方位、高度、速度、形状和目标类型等。在实施探 测时，雷达通过发射雷达波束并接收雷达波束被目标物体的回波信号进行 探测。回波信号中，除了目标物体反射雷达波束的回波信号（无线电波） 之外，由于雷达波束在传播过程中，一部分雷达波束还会触及地物，例如， 地表、山丘及建筑物。因而，可能被地表、山丘及建筑物等阻挡并形成反 射，使得雷达射线空间直线方程部分雷达波束不能有效传播到目标物体，从而不可避免地接收 到地物的反射回波，即地杂波，对从目标物体反射回的回波信号形成干扰， 即地形起伏成了对雷达波束的遮挡，造成雷达的探测误差，降低了雷达 对目标物体的探测精度。

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，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。

目前所采用的技术中是有将区域进行栅格化，再对每个栅格区域的电磁场进行计算，但这样处理对于大型区域栅格点会过多，计算量会非常大。且对于其中的不同小区域，用户的关注度可能不一样，对计算精度的要求也有所差异。因而现有的栅格化做法难以满足实际应用的需求，极大的限制了雷达射线空间直线方程技术的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在一定区域中，地形差异过大后，在进行雷达杂波探测时，往往无法获取山脉或者沟壑遮蔽后的杂波，并且没有能够调整雷达接收灵敏度，以满足不同条件上回波反射探测，本申请文件目的在于提供一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，解决上述的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，所述方法包括如下步骤：S1：在待检测区域内划定一个预设区域范围，并对预设区域范围进行坐标系处理，获取处理后的区域内所有高程数据；S2：计算出雷达射线空间直线方程，并随后通过雷达射线空间直线方程遍历区域矩阵的每个计算节点；S3：遍历每个计算节点后，获取每个节点的地形高度是否高于当前投影的了雷达射线高度；若高于雷达射线高度，则判断为雷达射线被遮挡，将遮挡点作为雷达回波点进行反射计算；若低于雷达射线高度，则判断为雷达射线没有被遮挡，用原计算节点作为雷达回波点进行反射计算；S4：设立雷达接收灵敏度，将计算结果与雷达接收灵敏度进行阈值判断，若计算结果超过雷达接收灵敏度，则记录当前计算节点的位置信息；若计算结果低于雷达接收灵敏度，则不进行记录，略过当前节点位置信息；S5：在遍历整个区域内的计算节点后，将结果输出。

进一步地，所述步骤S1中进行空间坐标系处理方式是采用栅格化处理方式将所有坐标点进行预处理，获取区域内所有坐标点的坐标数据。

进一步地，所述步骤S2中计算雷达射线空间直线方程时，将雷达射线分成若干段，投影每段段点至地形高程上，在通过计算每段段点的经纬高度来计算出雷达射线当前高度。

进一步地，所述步骤S3中的反射计算公式为：

；

其中P_t为发射天线功率，G_r为发射天线增益，R_max为最大传播距离，A_e为接收天线的 有效面积，

为目标雷达散射截面积，

为最小可检测信号。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，通过将区域内进行空间坐标系的栅格化处理，并获取每个点的高程数据，通过流程计算使其能在任意区域中生成满足雷达接收灵敏度以及被山脉或者沟壑遮蔽后的杂波。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，首先对区域进行一定精度的矩阵栅格化后得到矩阵内每个精度点坐标，并且取得区域所有高程数据；再计算处雷达射线的空间直线方程，将雷达射线分成若干段，投影每段段点至地形高程上，在通过计算每段段点的经纬高度来计算出雷达射线当前高度；两个高度相互比较即可得出雷达射线是否被山脉或者沟壑所遮挡的结论；如果雷达射线被遮挡了，那么雷达回波点就是此遮挡点；此后通过自由空间下的雷达方程计算出雷达回波能量，将其与雷达接收灵敏度作比较，大于灵敏度则记录当前杂波点的坐标，反之不做处理。其中使用的雷达方程：

仿真中建立的杂波模型不应过分复杂，应以数据精度要求为限。为了杂波模型能够以可接收的精度来仿真实现，因此需要一个相对复杂的杂波模型，雷达射线空间直线方程雷达方程公式为：

；

其中P_t为发射天线功率，G_r为发射天线增益，R_max为最大传播距离，A_e为接收天线的 有效面积，

为目标雷达散射截面积，

为最小可检测信号；部分辐射的能量被一定距 离的目标截获，目标截获的能量重新辐射到许多方向。其中目标RCS为

；一部分重新辐 射的能量返回雷达天线，被雷达天线接收，其中接收天线的有效面积为A_e；在被接收机放大 和信号处理后，在接收机的输出端做出目标回波信号是否存在的判决（最小可检测信噪比 由判决条件确定）。其中最小可检测信号为

，大多数雷达发射与接收为同一天线，有天 线理论得

，其中λ为雷达信号的波长。其中，天线增益的计算方式通常取决 于的天线的类型，如果天线为全向天线即取天线最大增益为值；如果天线为单向天线，则天 线的计算方式取决于天线方向图函数。

上述的天线函数中，现举例常见的几种如下所示：

高斯函数：

（式1）

单向余弦函数 ：

（式2）

双向余弦函数：

（式3）

单向辛克函数：

（式4）

双向辛克函数 ：

（式5）

相关参数解释：θ为目标点相对于天线的方位角（单位度），θ₁天线部署的方位角 （单位度），

为天线主波束的水平方向的3db波束宽度（单位度），

为目标点相对于天 线的俯仰角（单位度），

天线部署的俯仰角（单位度），

为天线主波束的垂直方向 3db波束宽度（单位度），az=θ-θ₁方位角之差（单位度），el =

-

为俯仰角之差（单位 度）。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：在待检测区域内划定一个预设区域范围，并对预设区域范围进行栅格化坐标系处理，获取处理后的区域内所有高程数据；

S2：计算出雷达射线空间直线方程，并随后通过雷达射线空间直线方程遍历区域矩阵的每个计算节点；

S3：遍历每个计算节点后，获取每个节点的地形高度是否高于当前投影的雷达射线高度；若高于雷达射线高度，则判断为雷达射线被遮挡，将遮挡点作为雷达回波点进行反射计算；若低于雷达射线高度，则判断为雷达射线没有被遮挡，用原计算节点作为雷达回波点进行反射计算；

S4：设立雷达接收灵敏度，将计算结果与雷达接收灵敏度进行阈值判断，若计算结果超过雷达接收灵敏度，则记录当前计算节点的位置信息；若计算结果低于雷达接收灵敏度，则不进行记录，略过当前节点位置信息；

S5：在遍历整个区域内的计算节点后，将结果输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，其特征在于，所述步骤S1中进行空间坐标系处理方式是采用栅格化处理方式将所有坐标点进行预处理，获取区域内所有坐标点的坐标数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，其特征在于，所述步骤S2中计算雷达射线空间直线方程时，将雷达射线分成若干段，投影每段段点至地形高程上，在通过计算每段段点的经纬高度来计算出雷达射线当前高度。

4.根据权利要求1所述的一种基于地形矩阵化及探测的雷达杂波生成方法，其特征在于，所述步骤S3中的反射计算公式为：

；

其中P_t为发射天线功率，G_r为发射天线增益，R_max为最大传播距离，A_e为接收天线的有效面积，

为目标雷达散射截面积，

为最小可检测信号。

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