CN115372919B - 一种基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，该方法为：首先设置模拟雷达目标的起伏特性，启动雷达目标回波模拟器进行工作，并进行数据采集；然后对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据进行模拟雷达目标回波数据实录统计，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波实录数据统计分布曲线；接着对采集的模拟数据按理论模型公式进行计算，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波理论分布曲线；最后将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出性能评估结果。本发明方法简单、可靠性高，能够定量化评估雷达目标回波模拟性能。

Description

一种基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法
技术领域
本发明涉及雷达目标回波模拟技术领域，特别是一种基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法。
背景技术
现代雷达技术和电子对抗技术的飞速发展使得战场电磁信号环境日趋复杂，电磁信号密度越来越高。新体制雷达和新型电子战装备的研制生产、调试测试、性能检测和评估鉴定已不能单纯地依赖外场试验，在外场不但无法构建出复杂的电磁信号环境，而且试验成本昂贵。
随着现代雷达及电子对抗模拟仿真技术的发展，通过雷达及电子对抗模拟仿真设备可在内场构建逼真的雷达信号、雷达目标回波、雷达干扰信号和通信、导航等信号组成的复杂战场电磁环境，已成为雷达装备和雷达对抗装备性能评估、试验定性和模拟战场训练所关注的焦点。通过内场试验不但可以完成雷达装备的战技性能及其抗干扰能力试验、雷达侦察装备的侦察分选能力试验和雷达干扰装备的干扰效果试验，而且可以进行雷达和雷达对抗装备的战场模拟训练。
雷达目标回波模拟技术作为雷达及电子对抗模拟仿真领域的一项重要技术，在内场复杂电磁环境构建中扮演着不可或缺的角色，雷达目标回波模拟的高逼真度是内场构建逼真战场电磁环境的需求。在进行雷达目标回波模拟时，一般根据所设置的目标起伏特性模型，驱动模拟器软硬件工作来进行目标模拟，通常包括SwerlingI型、SwerlingII型、SwerlingIII型、SwerlingIV型等目标模型。然而在对模拟输出的目标回波性能进行检验时，则通常将实际测试目标特性曲线与理论模型曲线进行对比，两条曲线相似即认为模拟的目标回波满足要求，缺乏定量化的评估指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简单、能够准确评估雷达目标回波模拟性能的基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，包括以下步骤：
步骤1、设置模拟雷达目标的起伏特性，启动雷达目标回波模拟器进行工作，并进行数据采集；
步骤2、对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据进行实录统计，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线；
步骤3、对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据按理论模型公式进行计算，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的理论分布曲线；
步骤4、根据模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线和理论分布曲线，将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出雷达目标回波模拟性能评估结果。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出性能评估结果，方法简单，具有较高的可行性；(2)能够对雷达目标回波模拟性能进行定量化评估，评估结果准确，可靠性高。
附图说明
图1为本发明基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中模拟数据实录统计和模型计算分布曲线图。
具体实施方式
本发明一种基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，包括以下步骤：
步骤1、设置模拟雷达目标的起伏特性，启动雷达目标回波模拟器进行工作，并进行数据采集；
步骤2、对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据进行实录统计，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线；
步骤3、对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据按理论模型公式进行计算，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的理论分布曲线；
步骤4、根据模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线和理论分布曲线，将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出雷达目标回波模拟性能评估结果。
进一步地，步骤1中的数据采集，具体如下：
利用频谱仪采集设定样本量的模拟雷达目标回波数据，用于进行模拟雷达目标回波数据实录统计和理论计算。
进一步地，步骤2所述的对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据进行实录统计，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线，具体如下：
步骤2.1、采用直方图统计方法，根据样本量确定直方图统计分组数k，得到实测模拟雷达目标回波数据分布函数；
步骤2.2、对实测模拟雷达目标回波数据分布函数作归一化处理，得到实测模拟雷达目标回波数据分布函数Pdata；
步骤2.3、绘制模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线。
进一步地，步骤2.1所述的采用直方图统计方法，根据样本量确定直方图统计分组数k，得到实测模拟雷达目标回波数据分布函数P，具体公式如下：
Figure BDA0003822274440000031
其中，N为总的实测雷达目标回波数据样本量，Ni为每个统计点的样本数，datamax为总样本量中的最大值，datamin为总样本量中的最小值。
进一步地，步骤3所述的对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据按理论模型公式进行计算，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的理论分布曲线，具体如下：
步骤3.1、计算统计样本量的平均值σav；
步骤3.2、采用直方图统计方法，计算样本量的最大值、最小值，并根据直方图分组数k，确定各采样值；
步骤3.3、计算本次样本的理论分布函数；
步骤3.4、对理论分布函数作归一化处理，得到理论模拟雷达目标回波数据分布函数Ptheory；
步骤3.5、绘制模拟雷达目标回波的理论分布曲线。
进一步地，步骤3.2所述的采用直方图统计方法，计算样本量的最大值、最小值，并根据直方图分组数k，确定各采样值，具体如下：
采用直方图统计方法，计算样本量的最大值datamax、最小值datamin，并根据直方图分组数k，确定各采样值σi＝datamin:(datamax-datamin)/k:datamax-(datamax-datamin)/k。
进一步地，步骤3.3所述的计算本次样本的理论分布函数，具体如下：
设定模拟雷达目标为SwerlingI型目标，按理论模型公式计算本次样本的分布函数p(σ)，公式为：
Figure BDA0003822274440000032
进一步地，步骤4所述的根据模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线和理论分布曲线，将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出雷达目标回波模拟性能评估结果，具体如下：
步骤4.1、将实测模拟雷达目标回波数据分布函数Pdata和理论模拟雷达目标回波数据分布函数Ptheory作为一组配对样本，计算各点差值di，以及各点差值的平均值
Figure BDA0003822274440000041
步骤4.2、计算配对样本差值的标准差Sd；
步骤4.3、计算配对样本的t值；
步骤4.4、根据计算的t值，得出雷达目标回波模拟性能评估结果。
进一步地，步骤4.3所述的计算配对样本的t值，具体如下：
Figure BDA0003822274440000042
式中，设置期望值μ0＝0，n为配对样本数。
进一步地，步骤4.4所述根据计算的t值，得出雷达目标回波模拟性能评估结果，具体如下：
根据计算的t值，以及2自由度预设参数，查询t分布表得到对应的置信度，作为雷达目标回波模拟性能评估的定量指标。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
实施例
结合图1，本发明一种基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，包括以下步骤：
步骤1、设置模拟雷达目标的起伏特性，启动雷达目标回波模拟器进行工作，并进行数据采集，具体如下：
设置模拟雷达目标的起伏特性，启动雷达目标回波模拟器进行工作，利用频谱仪采集一定样本量的模拟雷达目标数据，用于进行模拟雷达目标回波数据实录统计和理论计算。
步骤2、对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据进行模拟雷达目标回波数据实录统计，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波实录数据统计分布曲线，具体如下：
步骤2.1、采用直方图统计方法，根据样本量确定直方图统计分组数k，得到实测雷达目标回波数据分布函数，公式为：
Figure BDA0003822274440000043
其中N为总的实测雷达目标回波数据样本量，Ni为每个统计点的样本数，datamax为总样本量中的最大值，datamin为总样本量中的最小值；
步骤2.2、对实测模拟雷达目标回波数据分布函数作归一化处理，得到实测模拟雷达目标回波数据分布函数Pdata；
步骤2.3、绘制实测模拟雷达目标回波数据统计处理分布曲线，如图2所示。
步骤3、对采集的模拟数据按理论模型公式进行计算，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波理论分布曲线，具体如下：
步骤3.1、计算统计样本量的平均值σav；
步骤3.2、采用直方图统计方法，计算样本量的最大值、最小值，并根据直方图分组数k，确定各采样值，具体如下：
采用直方图统计方法，计算样本量的最大值datamax、最小值datamin，并根据直方图分组数k，确定各采样值σi＝datamin:(datamax-datamin)/k:datamax-(datamax-datamin)/k；
步骤3.3、计算本次样本的分布函数，具体如下：
设定模拟雷达目标为SwerlingI型目标，按理论模型公式计算本次样本的分布函数，公式为：
Figure BDA0003822274440000051
步骤3.4、对理论分布函数作归一化处理，得到理论模拟雷达目标回波数据分布函数Ptheory；
步骤3.5、绘制模拟雷达目标回波数据理论分布曲线，如图2所示。
步骤4、将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出性能评估结果，具体如下：
步骤4.1、将实测雷达目标回波数据分布函数Pdata和理论模拟雷达目标回波数据分布函数Ptheory作为一组配对样本，计算各点差值di，以及各点差值的平均值
Figure BDA0003822274440000052
3步骤4.2、计算配对样本差值的标准差Sd；
步骤4.3、计算配对样本的t值，具体如下：
配对样本的t值的计算公式为：
Figure BDA0003822274440000053
式中，设置期望值μ0＝0，n为配对样本数。
步骤4.4、根据计算的t值，得出目标回波模拟性能评估的定量指标，具体如下：
根据计算的t值，以及2自由度预设参数，查询t分布表得到对应的置信度，作为雷达目标回波模拟性能评估的定量指标。
本发明将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出性能评估结果，方法简单，具有较高的可行性；能够对雷达目标回波模拟性能进行定量化评估，评估结果准确，可靠性高。

Claims (8)

1.一种基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设置模拟雷达目标的起伏特性，启动雷达目标回波模拟器进行工作，并进行数据采集；
步骤2、对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据进行实录统计，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线；
步骤3、对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据按理论模型公式进行计算，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的理论分布曲线；
步骤4、根据模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线和理论分布曲线，将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出雷达目标回波模拟性能评估结果；
步骤2所述的对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据进行实录统计，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线，具体如下：
步骤2.1、采用直方图统计方法，根据样本量确定直方图统计分组数k，得到实测模拟雷达目标回波数据分布函数P；
步骤2.2、对实测模拟雷达目标回波数据分布函数P作归一化处理，得到归一化后的实测模拟雷达目标回波数据分布函数Pdata；
步骤2.3、绘制模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线；
步骤2.1所述的采用直方图统计方法，根据样本量确定直方图统计分组数k，得到实测模拟雷达目标回波数据分布函数P，具体公式如下：
Figure FDA0004186066360000011
其中，N为总的实测雷达目标回波数据样本量，Ni为每个统计点的样本数，datamax为总样本量中的最大值，datamin为总样本量中的最小值。
2.根据权利要求1所述的基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，其特征在于，步骤1中的数据采集，具体如下：
利用频谱仪采集设定样本量的模拟雷达目标回波数据，用于进行模拟雷达目标回波数据实录统计和理论计算。
3.根据权利要求1所述的基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，其特征在于，步骤3所述的对采集的实际输出的模拟雷达目标回波数据按理论模型公式进行计算，并进行归一化处理和分布统计，得到模拟雷达目标回波的理论分布曲线，具体如下：
步骤3.1、计算统计样本量的平均值σav；
步骤3.2、采用直方图统计方法，计算样本量的最大值、最小值，并根据直方图分组数k，确定各采样值；
步骤3.3、计算本次样本的理论分布函数；
步骤3.4、对理论分布函数作归一化处理，得到理论模拟雷达目标回波数据分布函数Ptheory；
步骤3.5、绘制模拟雷达目标回波的理论分布曲线。
4.根据权利要求3所述的基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，其特征在于，步骤3.2所述的采用直方图统计方法，计算样本量的最大值、最小值，并根据直方图分组数k，确定各采样值，具体如下：
采用直方图统计方法，计算样本量的最大值datamax、最小值datamin，并根据直方图分组数k，确定各采样值σi＝datamin:(datamax-datamin)/k:datamax-(datamax-datamin)/k。
5.根据权利要求4所述的基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，其特征在于，步骤3.3所述的计算本次样本的理论分布函数，具体如下：
设定模拟雷达目标为SwerlingI型目标，按理论模型公式计算本次样本的分布函数p(σ)，公式为：
Figure FDA0004186066360000021
6.根据权利要求5所述的基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，其特征在于，步骤4所述的根据模拟雷达目标回波的实录数据统计分布曲线和理论分布曲线，将模拟雷达目标回波的实录数据和理论数据作为一个配对样本，采用t检验方法计算模拟雷达目标回波数据的置信度，得出雷达目标回波模拟性能评估结果，具体如下：
步骤4.1、将实测模拟雷达目标回波数据分布函数Pdata和理论模拟雷达目标回波数据分布函数Ptheory作为一组配对样本，计算各点差值di，以及各点差值的平均值
Figure FDA0004186066360000022
步骤4.2、计算配对样本差值的标准差Sd；
步骤4.3、计算配对样本的t值；
步骤4.4、根据计算的t值，得出雷达目标回波模拟性能评估结果。
7.根据权利要求6所述的基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，其特征在于，步骤4.3所述的计算配对样本的t值，具体如下：
Figure FDA0004186066360000031
式中，设置期望值μ0＝0，n为配对样本数。
8.根据权利要求6所述的基于t检验的雷达目标回波模拟性能评估方法，其特征在于，步骤4.4所述根据计算的t值，得出雷达目标回波模拟性能评估结果，具体如下：
根据计算的t值，以及2自由度预设参数，查询t分布表得到对应的置信度，作为雷达目标回波模拟性能评估的定量指标。
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