一种雷达海面低空探测性能仿真方法及仿真模型技术

本发明专利技术公开了一种雷达海面低空探测性能仿真方法及仿真模型，该模型包括：自由空间最大作用距离计算模块，用于利用雷达方程计算该雷达对目标探测的自由空间最大作用距离；视距及干涉区远界计算模块，用于求解干涉区远界距离；干涉区及衍射区传播因子计算模块，用于计算干涉区传播因子和衍射区传播因子；航路信噪比计算模块，用于计算海面低空目标航路各点在干涉区和衍射区的回波信号信噪比和自由空间信噪比；低空探测性能图形绘制模块，用于根据计算得到的目标航路各点位置的回波信号信噪比和自由空间信噪比，绘制低空探测性能曲线图形。本发明专利技术所建立的仿真模型较其它常规模型的仿真结果更加真实和准确，应用场景适应性更强。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达海面低空探测性能仿真方法及仿真模型
本专利技术属于舰载雷达探测仿真技术，具体为一种雷达海面低空探测性能仿真方法及仿真模型。
技术介绍
由于海面对电磁波信号反射形成的多路径效应以及地球曲率对电磁波信号的遮挡绕射效应，使得微波雷达对海面超低空小目标(如反舰导弹、飞机)探测存在探测盲区和探测威力缩减。通过构建雷达海面低空探测性能仿真模型，利用MATLAB仿真计算工具，可以分析得到盲区位置和范围、补盲性能、低空最大作用距离、视距缩减系数等雷达海面超低空探测性能参数，可为舰载雷达研制、试验以及反导武器系统反应时间分析提供技术支撑，现有海面低空探测仿真模型主要存在以下三个方面不足：1)模型仅适用于干涉区，且不能确定干涉区远界，在干涉区外的仿真误差明显增大；2)模型未考虑海面反射系数与环境参数(海水温度、海水盐度、海情等)的关联性；3)模型不能适用于收发天线分置体制的雷达。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出了一种雷达海面低空探测性能仿真方法，能够根据雷达工作参数、目标参数、环境参数等输入参数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达海面低空探测性能仿真方法，其特征在于，具体步骤为：/n步骤1：根据具体雷达工作参数和目标参数，利用雷达方程计算该雷达对目标探测的自由空间最大作用距离；/n步骤2：利用雷达天线和目标位置的几何关系求解雷达对目标的观察视距；根据雷达工作频率和地球等效半径求解干涉区远界擦地角，根据雷达天线架高和目标飞行高度以及两者几何关系求解干涉区远界距离；/n步骤3：计算干涉区传播因子和衍射区传播因子；/n步骤4：根据目标航路位置、视距参数和干涉区远界参数以及干涉区传播因子和衍射区传播因子，计算海面低空目标航路各点在干涉区和衍射区的回波信号信噪比和自由空间信噪比；/n步骤5：根据计算得到的目标航路各点...

【技术特征摘要】
1.一种雷达海面低空探测性能仿真方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1：根据具体雷达工作参数和目标参数，利用雷达方程计算该雷达对目标探测的自由空间最大作用距离；
步骤2：利用雷达天线和目标位置的几何关系求解雷达对目标的观察视距；根据雷达工作频率和地球等效半径求解干涉区远界擦地角，根据雷达天线架高和目标飞行高度以及两者几何关系求解干涉区远界距离；
步骤3：计算干涉区传播因子和衍射区传播因子；
步骤4：根据目标航路位置、视距参数和干涉区远界参数以及干涉区传播因子和衍射区传播因子，计算海面低空目标航路各点在干涉区和衍射区的回波信号信噪比和自由空间信噪比；
步骤5：根据计算得到的目标航路各点位置的回波信号信噪比和自由空间信噪比，绘制低空探测性能曲线图形。


2.根据权利要求1所述的雷达海面低空探测性能仿真方法，其特征在于，利用雷达方程计算该雷达对目标探测的自由空间最大作用距离的具体公式为：



其中，R0为自由空间最大作用距离；Pt为发射脉冲功率；τ为发射脉冲宽度；Np为脉冲积累数；Gt为发射天线波束指向增益；Gr为接收天线波束指向增益；λ为工作波长；Ts为接收系统噪声温度；σ为目标雷达散射截面积；SNRmin为最小可检测信噪比；K为玻尔兹曼常数；Ls为系统损耗。


3.根据权利要求1所述的雷达海面低空探测性能仿真方法，其特征在于，雷达对目标的观察视距为：



式中，ha为天线架高，ht为目标飞行高度，re为地球等效半径。


4.根据权利要求1所述的雷达海面低空探测性能仿真方法，其特征在于，干涉区远界擦地角为：



式中，re为地球等效半径，λ为工作波长。


5.根据权利要求1所述的雷达海面低空探测性能仿真方法，其特征在于，干涉区远界距离的确定方法为：根据雷达天线位置、目标位置、反射点、地心之间的几何关系，应用三角形正弦定理和余弦定理，推导出目标相对雷达天线直线距离计算公式，并将干涉区远界擦地角带入公式得到干涉区远界距离：



其中，为擦地角














6.根据权利要求1所述的雷达海面低空探测性能仿真方法，其特征在于，计算干涉区传播因子和衍射区传播因子具体包括：
计算干涉区反射点位置，反射点位置G1、G2分别为：



G2＝G-G1
式中，ha为天线架高，ht为目标飞行高度，re为地球等效半径，Rd为目标相对雷达天线直线距离；
计算直射路径与反射路径长度，直射路径长度就是雷达天线到目标的直线距离，反射路径长度Rr具体为：
Rr＝R1+R2
式中，



计算擦地角，具体为：



计算反射视角和直射视角，雷达天线处反射线相对于水平线的反射视角具体为：






雷达天线处直射线相对于水平线的直射视角为：



计算球面扩散度因子，具体为：



计算海水表面粗糙度因子，具体为：
Sr＝e-zI0(z)
式中，I0(z)为零阶贝塞尔函数值，σh为浪高的标准偏差；
计算海水复介电常数；
计算光滑平面海水反射系数，包括海水平滑表面垂直极化和水平极化反射系数，分别为：






式中，ρV0、ρH0分别为平滑表面垂直极化和水平极化复反射系数模值；ψV、ψH分别为垂直极化和水平极化复反射系数相角；
计算粗糙弯曲海水反射系数模值
ρV＝ρV0·D·Sr
ρH＝ρH0·D·Sr
式中，ρv0、ρH0为光滑平面海水复反射系数模值；D为球面扩散度因子；Sr为海水表面粗糙度因子；

【专利技术属性】
技术研发人员：康凯旋，吴俭，顾兵，林晨，林鹏，
申请(专利权)人：扬州船用电子仪器研究所中国船舶重工集团公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32