[发明专利]一种天地波混合雷达回波谱仿真方法

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种天地波混合雷达回波谱仿真方法。

背景技术：

高频超视距雷达(HF-OTHR)按其电波传播模式可划分为天波超视距雷达和地波超视距雷达。天波超视距雷达(简称天波雷达)虽然可实现1000～4000公里的探测，但受到了发射天线仰角以及电离层电子浓度的限制，天波雷达会存在700～1000公里内的近距盲区以及电离层扰动影响。地波超视距雷达(简称地波雷达)对空中/海面目标的作用距离可达100～300公里，且传播路径比较稳定，但受到其工作机理的限制，发射机通常部署在沿海地区，其安全性大大降低，抗摧毁能力也较差。为此，雷达研究者们提出了一种天地波混合雷达，这种雷达将天波电离层反射传播模式和地波绕射传播模式相结合，兼有两种体制雷达的优点。但其目标定位相对复杂，且传播模式多样，增加了其信号处理算法和处理步骤的复杂程度。因此，需要通过计算机仿真雷达回波谱，以解决上述问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种天地波混合雷达回波谱仿真方法。根据仿真的回波谱，研究如何提高新体制雷达的性能和适应该雷达的信号处理算法。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种天地波混合雷达回波谱仿真方法，包括以下步骤：

步骤一：天地波雷达目标定位计算；

步骤二：传播衰减计算；

步骤三：噪声背景下雷达回波谱仿真；

步骤四：海杂波背景下雷达回波谱仿真。

进一步的，在步骤一中，雷达目标定位计算采用的公式是：

P₃＝P′-2P₁

其中，P₃为目标到雷达接收机的距离；P′为雷达发射的电磁波经目标反射后被雷达接收机接收时所传播的距离，其为可测量；P₁为雷达发射机到电离层等效反射点的距离，其值不可直接测得，但可由下面方程联立得出：

P₁²＝h²+(D/2)²

D²＝P₃²+D₀²-2P₃D₀cosθ

其中各个参数的含义：h为电离层等效的反射点，可以实际测得；D为雷达发射机与目标连线距离，此量未知，但其满足式D²＝P₃²+D₀²-2P₃D₀cosθ；D₀为雷达发射机和接收机之间连线距离，为已知量；θ为目标和雷达接收机连线与直线D₀之间的夹角，此量为已知量，这样就可以根据式上述三个公式完成目标距离P₃的测量，实现目标的定位。

进一步的，在步骤二中，传播衰减计算包括电离层吸收衰减和海浪附加衰减；

对于电离层吸收衰减的计算采用的公式是：

其中各个参数的含义：为在100Km高处的入射角；f为工作频率(MHz)；f_H为在高为100km处的磁旋频率(MHz)；I为吸收指数，其值可由下式求出：I＝(1+0.0037R)(cos0.881χ)^1.3，其中R为太阳黑子数在12个月的流动平均值；χ为100km吸收处所对应太阳天顶角；考虑到电离层存在的法拉第旋转效应，根据电离层吸收衰减的计算公式计算的结果还有加上3dB；

对于海浪附加衰减的计算方法是：由于海浪附加衰减公式比较复杂，往往采用利用已有数据读值和线性插值计算的方式近似得出。若想得到工作频率f₀，海况为s₀的附加衰减L_w，首先根据读图确定工作频率f₁海况为s₀的附加衰减L_w1以及工作频率f₂海况为s₀的附加衰减L_w2，使得f₀∈(f₁,f₂)，则所求频率的海浪附加衰减值为

进一步的，在步骤三中噪声背景下雷达回波谱仿真包括目标信噪比计算以及回波谱生成；