A radar echo simulation method of nearshore electromagnetic pulse, first established in coastal waters of the sea spectrum, then determine and calculate the pulse Doppler system under the sea grid area, the electromagnetic scattering of rough surface electric field vector algorithm to calculate the surface waters within the grid area, calculate the weighted effect of antenna gain on the simulation of rough surface scattering contribution of each part consider, antenna gain, pulse beam backscattering lidar equation to calculate scattering superposition of the electric field vector of the grid in the area of each rough surface element, obtain the radar Doppler signal simulation. The invention solves the radar system design on the electromagnetic characteristics of the sea waters near the sea and the environment, compared to save a lot of manpower and resources, can effectively provide the radar detection and anti-jamming algorithm design, parameter selection, performance evaluation of reference, which can be used for different sea conditions of coastal sea dynamic prototype domain rendezvous virtual experiment that also helps to carry out the research on Mechanism of electromagnetic pulse echo scattering near the sea.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及目标与环境电磁散射特性建模与仿真领域,尤其涉及一种近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法。
技术介绍
近岸海域已成为未来海上作战的基本样式之一。雷达系统研制过程中需建立近海域海背景回波仿真模型,为海上目标回波特性的数据采集、特征提取、控制和识别等研究提供必要的理论依据。目前雷达系统研制依赖大量的海上实验,这样既耗费大量的人力物力,也难以掌握机理和规律。同时近岸海域由于海浪受海岸线折射,海底地形和潮流等作用影响,其海面有着比深海海底平缓海域更复杂的规律,目前国内对其研究还不是很成熟。为了能够很好的识别目标以及得到相关探测结果,必须对近岸海域电磁散射特性作研究,以获得近岸海域相关数据。
技术实现思路
本专利技术提供一种近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,解决了近海域雷达系统设计对海环境电磁特性的需要,和海上实测相比节省了大量的人力物力,能够有效地为雷达探测和抗干扰算法设计、参数选择、性能评估提供参考,既可用于近岸海域下不同海情样机动态交会虚拟实验,也有助于开展近岸海面电磁脉冲回波散射机理研究。为了达到上述目的,本专利技术提供一种近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,包含以下步骤:步骤S1、建立近岸海域海谱;步骤S2、在近岸海域海谱基础上确定并计算脉冲多普勒体制下的海面网格区域;步骤S3、采用电磁算法计算海面网格区域内粗糙表面面元的散射电场矢量;步骤S4、加权计算模拟收发天线增益对粗糙面各部分散射贡献的影响;步骤S5、考虑天线增益,建立脉冲波束后向散射回波雷达方程叠加计算海面网格区域内各粗糙表面面元的散射电场矢量,获得雷达多普勒回波仿真信号。假设波从一无限深度位 ...
【技术保护点】
一种近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤S1、建立近岸海域海谱;步骤S2、在近岸海域海谱基础上确定并计算脉冲多普勒体制下的海面网格区域;步骤S3、采用电磁算法计算海面网格区域内粗糙表面面元的散射电场矢量;步骤S4、加权计算模拟收发天线增益对粗糙面各部分散射贡献的影响;步骤S5、考虑天线增益,建立脉冲波束后向散射回波雷达方程叠加计算海面网格区域内各粗糙表面面元的散射电场矢量,获得雷达多普勒回波仿真信号。
【技术特征摘要】
1.一种近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤S1、建立近岸海域海谱;步骤S2、在近岸海域海谱基础上确定并计算脉冲多普勒体制下的海面网格区域;步骤S3、采用电磁算法计算海面网格区域内粗糙表面面元的散射电场矢量;步骤S4、加权计算模拟收发天线增益对粗糙面各部分散射贡献的影响;步骤S5、考虑天线增益,建立脉冲波束后向散射回波雷达方程叠加计算海面网格区域内各粗糙表面面元的散射电场矢量,获得雷达多普勒回波仿真信号。2.如权利要求1所述的近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,其特征在于,假设波从一无限深度位置A处传播到下一有限深度位置B处时的能流是守恒的,根据流体动力学表示为:ρgHA2cgAbA9=ρgHB2cgBbB8---(1)]]>其中,ρ为海水的密度(kg/m3),H为行波波高,b为波峰的宽度,cg为波浪的群速度,c为波浪的相速度;变浅系数则定义为有限深度B处的波高与无限深度A处的波高之比:则近岸海域海谱表示为:其中,SJ(f)为JONSWAP谱。3.如权利要求2所述的近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,其特征在于,所述的步骤S2具体包含以下步骤:步骤S2.1、根据天线坐标位置及海面起伏大小,确定并提取近岸海域海面散射的主要贡献区域;步骤S2.2、确定脉冲多普勒体制下的海面区域;脉冲多普勒体制下,假定受发射脉冲作用区域及接收波门的限制,对雷达接收的多普勒回波起贡献的区域为天线主瓣照射区域与两距离圆间的相交部分:t1C/2<R<(t1+Tp+Tv)C/2(4)其中,C为光速,t1为接收延迟,Tp为发射脉冲宽度,Tv为接收波门脉宽;步骤S2.3、将确定的海面区域根据面元划分准则均匀分割成多个面元,生成海面网格。4.如权利要求3所述的近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,其特征在于,所述的步骤S2.3中,所述的面元划分准则为:使每一个面元的最大线尺寸满足近场条件d>2D2/λ,其中,d是观察点到面元的距离,D为面元最大线尺寸,λ为波长。5.如权利要求4所述的近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,其特征在于,所述的分割面元的方法具体包含以下步骤:步骤S2.3.1、将海面区域沿x方向和y方向根据埋怨划分准则分割为多个四边形面元;步骤S2.3.2、判断每个小四边形面元是否为平面,若否,进行步骤S2.3.3;步骤S2.3.3、将该四边形面元进一步分割成两个三角形面元。6.如权利要求5所述的近岸海域电磁脉冲雷达回波仿真方法,其特征在于,近海面后向散射的公式为:其中,k为波数,为单位并矢,为入射波方向,为局部的法向矢量,为局部的水平极化矢量,为局部的垂直极化矢量,Rv,Rh为菲涅耳反射系数,对于垂直极化和水平极化,表示为:Rv=ϵrcosθi-(ϵr-sin2θi)1/2&ep...
【专利技术属性】
技术研发人员:顾俊,梁子长,戴飞,薛正国,
申请(专利权)人:上海无线电设备研究所,
类型:发明
国别省市:上海;31
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