吴奇[1]2015年在《滨海复杂背景下机载雷达非均匀杂波的建模与仿真研究》文中研究表明由于滨海地区重要的地理位置和丰富的开发价值,越来越多的雷达将重点探测和搜索范围转向滨海区域。而该地区的复杂地形场景导致雷达接收到的杂波具有不同于传统地、海杂波的复杂特性,其功率谱分布、幅度分布等表现出高度的复合特性,所以加强对该特定环境下的杂波研究具有重要意义。本文针对滨海地区复杂的环境,首先进行滨海非均匀杂波的散射机理分析,然后分别讨论基于统计模型和基于数字高程模型(DEM)的滨海非均匀杂波建模与仿真,最后对此复杂环境下的杂波仿真方法进行改进和优化。本文建立的杂波模型可较为准确地反映滨海场景信息,从而更准确地评估雷达在滨海场景中的工作性能;提出的对非均匀杂波改进算法提高了杂波仿真的速度,对杂波模型的工程应用具有参考价值。论文主要的工作内容如下:1.针对滨海地区复杂的场景环境,推导并建立滨海地区非均匀杂波模型。本文首先分析滨海特定地区非均匀杂波的统计特性和后向散射特性,然后分别就两种特性建立对应的模型,重点是结合DEM的数据特征,推导基于DEM的滨海地区机载雷达杂波关系模型,最后研究基于DEM的滨海杂波功率谱计算方法。推导的这两种模型反映了滨海非均匀杂波的特点,具有理论指导价值。2.针对DEM数据量大以及实际滨海场景复杂等问题,给出了场景因子提取和功率谱求解的过程,完成了基于滨海DEM数据的非均匀杂波仿真。本文先根据滨海环境的DEM实际数据和功率谱求解要求,完成基于真实场景的滨海杂波仿真设计。然后按照仿真流程,设计并实现基于MFC界面的杂波仿真软件。最后就不同条件下的杂波仿真结果进行对比分析。分析结果表明,本文得到的杂波仿真数据反映的环境信息真实度较高,具有较大的应用价值。3.针对基于DEM的滨海杂波仿真计算量大,计算速度慢的问题,本文结合计算统一设备架构(CUDA)技术,提出了基于CUDA的滨海非均匀杂波仿真加速计算方法。本文先分析CUDA在雷达杂波仿真计算中的优势,然后依据硬件特定设计仿真流程,最后实现两种基于CUDA的DEM数据仿真加速算法。结果证明,改进的两种算法都具有速度的提高,增加了基于DEM的非均匀杂波模型的工程适用性。
胡艳辉[2]2007年在《雷达回波信号的建模与仿真研究》文中认为本文以作者参与的一部雷达信号处理机中的信号源的仿真工作为背景,主要研究信号源中杂波信号的建模与仿真工作,从理论的角度出发,对雷达的工作环境、杂波的幅度分布模型和频谱分布模型、杂波的建模仿真方法以及产生机理进行了详细深入地分析。本文首先研究了常规脉冲地基雷达杂波的仿真方法,以对数正态分布、K-分布杂波为例详细讨论了零记忆非线性变换法(ZMNL)和球不变随机过程法(SIRP)模拟杂波的具体过程,并对两种不同的方法进行了分析比较。对相关杂波功率谱特性的AR模型及其模拟方法进行了深入研究,提出了一种具有约束条件的修正的Levinson递推算法产生相关高斯随机序列,这种方法避免了用频域变换法得到的样本数据统计特性的影响,能够满足实际杂波短序列长度的要求,并给出了计算机仿真结果。结合实测数据,在零记忆非线性变换法和球不变随机过程法的基础上,提出了一种基于实测数据的杂波模拟方法,利用实际采集的数据设计成型滤波器,在高斯白噪声的激励下,能够模拟出与原采集杂波更吻合的杂波数据。最后,针对机载下视脉冲多普勒雷达,建立了机载雷达的环境模型,重点介绍了基于雷达相干视频信号的杂波仿真模型。以点散射体杂波模型为基础,采用网格映象法对地杂波信号的模拟进行了分析与推导,并采用此方法对瑞利分布的高斯谱地杂波、目标信号和噪声信号进行了模拟,得到机载雷达回波信号,并对仿真结果进行了分析。
吕世芳[3]2012年在《地、海雷达杂波的模拟技术研究》文中进行了进一步梳理地、海杂波是指地面、海面反射所形成的雷达回波。对大多数雷达来说,这些回波是没有用的,它的存在严重影响了雷达性能,干扰了雷达的正常工作。因此为了提高雷达的性能,需要对杂波特性进行深入研究并建立准确的杂波模型。通过对模拟方法的研究,在仿真雷达系统时,不仅可以为其建立准确的杂波环境模型,还可以更好的设计和实现杂波滤波器。这样不仅可以使雷达对杂波的抑制能力增强,还能够提高雷达的工作性能。所以,地、海杂波的建模与仿真在雷达模拟器的设计中占据非常重要的地位,具有非常重要的实际意义。本文以地、海杂波为研究对象,研究了地、海杂波的特性,并对杂波的建模仿真方法进行了研究分析,进行了实验仿真,产生出既满足某种特定的幅度分布又满足特定的功率谱分布的随机序列。研究内容主要包括以下几方面:(1)对地杂波、海杂波的特性进行了研究。研究分析了杂波的雷达散射截面积、杂波网格单元划分方法和地、海杂波的散射特性。针对地杂波和海杂波的散射特性,提出了各自相应的后向散射系数计算模型,并根据提出的模型,仿真得到地、海杂波后向散射系数随入射余角变化的趋势图。(2)介绍了杂波所符合的各种概率分布模型和功率谱模型,总结了各种模型的适用情况,并且研究了杂波建模的方法。在杂波建模仿真过程中,针对滤波器的设计提出使用了修正LEVINSON递推算法来计算AR模型滤波器系数,并进行了分析。(3)针对各种分布模型,研究了利用零记忆非线性变换法(ZMNL)对杂波进行建模仿真的方法步骤,并给出了实验仿真。仿真结果表明,仿真产生的杂波序列曲线与理论曲线基本相吻合,具有一定的工程实用价值。(4)在Weibull分布杂波模拟中,针对零记忆非线性变换法过程中,非线性变换前后相关系数难以直观求解的问题,提出了一种基于迭代算法的Weibull分布杂波模拟的方法,并进行了仿真比较。从仿真结果来看,仿真得到的杂波序列能够更好的满足杂波的幅度分布和功率谱分布特性的要求,说明模拟方法是有效、可行的。
姜斌[4]2006年在《地、海杂波建模及目标检测技术研究》文中进行了进一步梳理本文研究了地、海杂波建模与仿真及目标检测若干技术。首先回顾了杂波建模与仿真技术、海杂波混沌特性分析与目标检测的发展历史和研究现状,分析了目前存在的主要问题,介绍了论文研究的内容。第二章首先研究了几种典型杂波模型的统计特性及零记忆非线性变换法(ZMNL,Zero Memory Nonlinearity)仿真方法,然后,针对以往的杂波模拟仿真中,都没有考虑线性滤波器的物理可实现性问题,引入最小相位特性与复倒谱技术,给出了一种物理可实现的滤波器产生方法,在此基础上,详细阐述了典型杂波随机序列产生的方法。广义复合杂波模型(Generalized Compound Probability Density Function,GC-PDF)适用范围比较广泛,论文第二章给出了该杂波模型取不同参数时与经典杂波模型的联系,深入分析了其统计特性,研究了最小二乘参数估计方法,进而以参数解耦和充分利用杂波序列信息为突破点,提出了一种新的参数解耦估计算法。该算法将一个四维非线性最优化问题转化为一个一维线性最优化问题,降低了计算量和所需样本数,提高了估计性能。仿真结果验证了上述算法的准确性与有效性。第叁章首先研究了近海岸环境的特点,提出了一种新的近海岸复合杂波幅度分布模型,随后研究了其统计特性,推导得到了相关高斯序列与近海岸杂波分布序列相关系数间的非线性关系,这是基于ZMNL方法进行杂波仿真的重要前提。在此基础上,提出了一种近海岸复合杂波随机序列产生的方法。最后,分析了对LFM信号具有时频聚集性这一特点,给出了近海岸复合杂波背景下基于WVD (Wigner Ville Distribution)变换的LFM (Linear Frequency Modulation)信号目标检测方法。基于实测数据的仿真结果验证了杂波模型准确、检测算法对杂波具有较强的抑制能力。第四章首先研究了混沌基本理论,分析了混沌时间序列判决方法。然后研究了基于RBF神经网络与基于记忆库的预测方法,并对各自性能进行了比较,得出了有意义的结论。其后,引入分形布朗运动模型,基于实测的S波段雷达数据,计算了该分形模型的海杂波Hurst指数,随后求得了其分形维数。并计算得到了其Lyapunov指数,从而证实了S波段实测海杂波的混沌分形特性。随后,提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM Least Squares Support Vector Machines)的海杂波混沌时间序列预测方法。最后,基于实测数据,进行了计算机仿真实验,验证了算法与结论的有效性。第五章给出了一种改进径向基核函数(RBF,Radial Basic Function)的支持向量机分类方法,并比较了该方法与模糊K-近邻法(FKNN,Fuzzy K-Nearest Neighbor)、模糊最小最大神经网络方法(FMMNN,Fuzzy Min-Max Neural Network)的分类性能。进而分析了实测海杂波与目标回波信号的盒维数的差异,提出了一种基于海杂波分形特性的目标检测方法。然后,基于目标回波信号与海杂波预测信息的差异,引入改进核函数的SVM分类器,提出了一种海杂波背景下的目标检测方法。基于实测数据的仿真结果证明了上述方法具有较高的检测精度与抗噪性能。第六章首先对扩展目标的一维距离像进行了离散建模,然后给出了扩展目标调频步进雷达回波信号的数学模型。通过深入分析径向运动对一维距离像的影响,推导得到了一次相位项与二次相位项的运动补偿精度要求。在此基础上,研究了时域相关法与最小脉组误差函数准则,给出了适合工程需要的运动补偿算法。最后,进行了计算机仿真实验,证明了本章的结论。第七章是结束语,总结了本文主要工作,指出需进一步研究和解决的问题。
洪丽娜[5]2003年在《雷达地杂波建模仿真研究》文中研究说明本文以雷达内场仿真试验为背景，以建立雷达内场仿真试验地杂波仿真子系统为目的，深入分析了雷达地面散射系数的规律特点和常用模型的应用范围；深入研究了雷达地面杂波的特点、幅度统计特性以及功率谱特性；深入分析了服从一定概率分布特性的地杂波序列产生方法；根据地基雷达和机载雷达数据处理方式的区别，分别采取杂波图的方法和实时生成杂波序列的方法进行了深入的建模研究；最后，在仿真模型的基础上进行了部分仿真实验，仿真结果证明了仿真方法和模型的正确性。论文按如下结构组织： 第一章 在查阅大量的文献基础上，对系统仿真和雷达信号环境进行全面的概括； 第二章 详细分析了地杂波统计模型，深入细致的研究了典型统计模型的仿真试验方法； 第叁章 在深入分析雷达地面散射系数规律特性的基础上，给出了一组常用的地杂波散射系数模型； 第四章 深入分析了地基雷达地杂波特性，针对地基雷达，分别对高、低精度地基雷达的地面杂波进行建模和仿真，并对仿真结果进行了分析； 第五章 深入分析了机载雷达地杂波特性，针对机载雷达，分确定场地和不确定场地两种情况进行建模仿真，并对仿真结果进行了分析； 第六章 结束语。
葛瑜华[6]2010年在《机载火控雷达系统工作模式仿真实现》文中指出近年来,数字信号处理技术的革命性发展,使得雷达仿真理论和技术有了一个新的发展阶段。因此也给了雷达模拟器的研究带来了革命性的发展。本文基于机载火控雷达系统仿真实现这个项目基础上,吸收了上一代雷达仿真模拟器的成熟经验,即在雷达系统设计的理论基础上对目标模块和功能模块进行大致的划分,同时根据现代化计算机模拟技术的发展,以及当今更新以后的雷达理论,提出了更完备的设计方案。最终生成的雷达模拟器不但具有空域范围内的多种扫描方式和空战模式,还创新性的设计了空对地及空对海模式。尤其完善了环境模块中的杂波仿真,使雷达仿真模拟器能在逼近真实的环境下工作。本文在深入研究雷达信号处理理论的基础上构建了整个机载雷达系统共组框架,仿真实现了机载雷达空对空、空对地、空对海的各种工作方式。尤其是对地对海的模式仿真中,由于添加了逼近真实的杂波模块,使得地面动目标显示、空对地测距、海搜索Ⅰ模式和海搜索Ⅱ模式具有很大的实用性。本文基于统计模型描述杂波的幅度特性和功率谱特性,并通过零记忆非线性变换法和球不变随机过程法来产生符合一定统计规律的杂波数据。本文从雷达天线实际工作模式入手建立雷达天线方向图模型和地杂波回波模型,并采用统计模型对符合典型幅度分布符合瑞利分布和功率谱分布符合高斯分布的地杂波序列进行了仿真模拟。讨论了网格迭加法计算地杂波的原理,根据给出了杂波散射系数模型,分析了杂波幅度起伏特性和频谱特性,给出了单元杂波信号的迭加方法生成了直观的叁维地杂波功率谱。该地杂波模型的建立可以基本实现各种雷达工作参数、载机参数和各种环境下的雷达回波,并可以推广到符合各种典型分布的地/海杂波回波当中,为更好的在雷达下视情况下抑制地/海杂波奠定了基础。本文最后研究了机载雷达系统仿真线程结构、仿真运行流程等系统框架结构实现方法。然后将雷达系统封装成动态链接库的形式,以便被大型航电系统直接调用,大大提高了雷达仿真模拟器的移植性。
田甜[7]2006年在《雷达杂波信号的特性分析及仿真》文中提出来自地面、海面的雷达回波影响着雷达性能,所以对地海杂波进行建模与仿真技术研究已成为雷达工程师的关注焦点。雷达信号模拟器以其经济、灵活和可重复性等优点,已成为雷达系统设计、开发和测试中不可缺少的技术装备。杂波模拟模型是否具有精确性、通用性以及灵活性是衡量雷达信号模拟器性能的重要指标。对杂波建模与仿真技术进行研究,直接服务于雷达信号模拟器的设计,也可以为雷达系统设计、信号处理算法优化、性能仿真等方面服务。本文针对此,从服务于工程应用的角度出发,对多功能雷达信号模拟器中杂波建模方法、杂波模拟方法以及系统实现中的一些关键技术进行研究,以满足雷达信号模拟器设计的需求。 本文首先对杂波信号特性进行了一定的分析和研究。首先介绍了有关杂波的基本概念,之后,着重对杂波的幅度分布特性和幅度的起伏率(功率谱特性)进行计算和总结。并以此为依据,进行杂波的建模。在说明了数学模型的的概念、性质和分类的基础上,详细讨论了地杂波、海杂波和气象杂波信号的数学模型的建立过程。 对基于ZMNL方法实现杂波仿真,本文简要介绍了相关随机序列产生的一般方法和利用ZMNL实现幅度调制的一般方法。分别针对对数正态分布、韦伯分布、K分布叁种杂波模型,实现了杂波建模和仿真,并研究了相关系数S_(ij)与ρ_(ij)的对应关系。在此基础上,提出了将一种改进的类似神经网络机制的经验迭代方法应用到相关非高斯雷达杂波的仿真系统中。介绍该方法对非线性系统的辩识,讨论了基于该方法对雷达杂波的仿真过程。 最后,本文总结了课题所做的工作,并对今后的进一步研究工作作了展望。
张长隆[8]2004年在《杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究》文中指出来自地面、海面的雷达回波影响着雷达性能，所以对地海杂波进行建模与仿真技术研究已成为雷达工程师的关注焦点。雷达信号模拟器以其经济、灵活和可重复性等优点，已成为雷达系统设计、开发和测试中不可缺少的技术装备。杂波模拟模型是否具有精确性、通用性以及灵活性是衡量雷达信号模拟器性能的重要指标。对杂波建模与仿真技术进行研究，直接服务于雷达信号模拟器的设计，也可以为雷达系统设计、信号处理算法优化、性能仿真等方面服务。本文针对此，从服务于工程应用的角度出发，对多功能雷达信号模拟器中杂波建模方法、杂波模拟方法以及系统实现中的一些关键技术进行研究，以满足雷达信号模拟器设计的需求。论文的工作和成果主要概括如下： 介绍了基于雷达相干视频信号模拟方法的杂波仿真模型，分析了几种参数对杂波统计特性已经模拟方法的影响，给出了雷达信号模拟器中杂波模拟的基本方法。 对地面雷达地杂波建模方法进行了深入研究，给出了地杂波功率谱模型，分析了地杂波幅度概念分布特性。根据不同的模拟场合和模拟需求，提出了基于特定场地的地面雷达地杂波散射系数图计算方法、基于非特定场地的地面雷达均匀地杂波散射系数图计算方法、基于非特定场地的地面雷达非均匀地杂波散射系数图计算方法。 对舰载雷达海杂波建模方法进行了深入研究，给出了海杂波功率谱模型，分析了海杂波幅度概念分布特性。针对海面存在复杂大气波导环境，提出一种基于射线追踪方法的波束入射角计算方法，以及基于抛物型方程方法的传播因子计算方法，提出了一种蒸发波导环境下海杂波散射系数图计算方法。 对机载雷达杂波建模方法进行了深入研究，认为杂波功率谱计算是建模主要内容。介绍了一种脉冲多普勒雷达距离-多普勒杂波功率谱闭合计算方法，并对该算法进行了计算机仿真验证。在该算法基础上，给出了一种易于工程实现的杂波功率谱实时算法。 利用零记忆非线性变换方法和球不变随机过程方法，实现了雷达发射波形为常规脉冲情况下的相参相关Raylei曲分布、相参相关LogNormal分布、相参相关Weibull分布和相参相关K分布杂波模拟。 对杂波空间相关特性进行了研究，提出了一种实现常规脉冲雷达空间相关杂波模拟方法。 在对雷达回波信号研究和常规脉冲杂波模拟的基础上，提出了雷达发射波形为脉冲扩谱信号情况下杂波模型以及相应的模拟方法，并用蒙特卡罗仿真方法分析了雷达发射波形对杂波的幅度概率分布特性、时间相关特性、空间相关特性影响，分析结果对雷达杂波模拟以及雷达信号处理都有实际应用意义。 介绍多功能雷达信号模拟器总体设计原理，杂波产生支路的硬件软件设计方法。在系统软件设计方案中，采用Delphi软件在操作计算机中实现了雷达平台、发射信号波形、杂波类型、杂波功率谱、杂波分布以及杂波区域等相关杂波参数设置，采用C++语言在嵌国防科学技术大学研究生院学位论文入式计算机中实现了多种雷达平台下杂波散射系数图的计算以及随机调制序列的产生，采用相关DSP软件在ADSP21161中实现了杂波数据实时再处理与调度。在系统硬件设计方案中，采用了独特的“主控DSP+D DS+衰减网络”的硬件结构，利用DDS强大的信号生产功能，保证了在相同的硬件结构上通过改变软件设置实现多种雷达发射波形下杂波模拟。与课题组成员共同设计并实现了一套“多功能雷达信号模拟器”系统，测试结果表明该系统达到了系统设计的主要技术要求，由于采用系统模块化设计，可以提供满足多种雷达调试要求的雷达信号。关键词:雷达信号模拟器杂波建模杂波模拟地面雷达舰载雷达机载雷达常规脉冲雷达脉冲压缩雷达一一-一一一一一一一 II
张磊[9]2013年在《高超声速平台载雷达杂波建模及仿真软件开发》文中研究指明高超声速飞行器是当今各国研究的热点，也是下一代战斗机的一个发展方向。其高空高速的特性使得机载雷达面临着更严重的杂波问题。本文在此背景下，对机载雷达中的地/海杂波进行建模和仿真，并在此基础上以HPC机为平台，开发了“HSV-R杂波建模仿真与分析系统”，为后续的信号处理提供原始回波数据。本文首先对杂波的幅度分布模型和频谱分布模型进行了详细的分析，在此基础上采用零记忆非线性变换法（ZMNL）和球不变随机过程法（SIRP）对瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布和K分布的相干相关杂波进行了建模与仿真。其次在分析了普通机载前视平面阵列雷达中的地/海杂波的模拟方法基础上，采用网格映像法对HSV-R地/海杂波的相干视频信号进行建模，给出了仿真结果并对结果进行了分析。最后在HSV-R杂波建模的基础上，介绍了HPC平台上开发“HSV-R杂波建模仿真与分析系统”的具体过程：首先介绍了软件的总体设计方案和一些关键技术的设计，其次给出了各个功能模块开发的详细过程，最后对软件功能进行测试并总结了在HPC平台上开发遇到的问题。
龚树凤[10]2011年在《宽带相参雷达杂波环境信号的建模与半实物仿真》文中研究说明杂波是地物、海面及气象环境引起的雷达回波,它对雷达系统的目标检测性能有很大影响。雷达杂波的模型主要有统计模型和真实场景模型,杂波的统计模型具有简单、易行的特点;基于数字高程模型(DEM)的复杂场景杂波模型具有高逼真性和较高的精度。由雷达杂波模拟器、天线阵列馈电系统、转台等组成的杂波半实物仿真系统,可以真实构建雷达杂波射频环境,用于验证杂波环境中雷达系统的目标检测性能。本文首先研究了杂波统计模型及其杂波仿真方法,讨论了窄带雷达和宽带雷达的杂波幅度分布统计模型和功率谱模型,并采用零记忆非线性变换法(ZMNL)和球不变随机过程法(SIRP)对窄带雷达的四种相参杂波和宽带雷达杂波进行了建模与仿真,得到的杂波统计模型数据中,包含了地物、海面等背景的电磁散射特性,再与雷达发射脉冲信号进行卷积运算,便可重构出统计型杂波信号。计算机仿真结果验证了方法的有效性和准确性。其次研究了基于数字高程模型数据的复杂场景的宽带雷达地杂波建模与仿真,利用分形理论建立了复杂的叁维地形、生成DEM数据库、通过坐标转换、遮蔽处理等过程求得相应场景的杂波散射特性,再与雷达发射的宽带线性调频(LFM)信号进行数学运算,可得到该场景的地杂波环境仿真信号,并从高分辨雷达的一维距离像角度进行了理论分析。最后研究了基于阵列式的一体化杂波半实物仿真系统,包括杂波半实物仿真系统的组成、以叁元组目标定位原理为核心的阵列馈电系统组成及工作原理等关键技术。对杂波模拟系统中的数字射频存储(DRFM)硬件电路模块及其高实时性的快速卷积、大容量散射系数的存取等硬件算法进行了研究,并给出了杂波半实物仿真系统的测试结果。
参考文献：
[1]. 滨海复杂背景下机载雷达非均匀杂波的建模与仿真研究[D]. 吴奇. 电子科技大学. 2015
[2]. 雷达回波信号的建模与仿真研究[D]. 胡艳辉. 西安电子科技大学. 2007
[3]. 地、海雷达杂波的模拟技术研究[D]. 吕世芳. 江南大学. 2012
[4]. 地、海杂波建模及目标检测技术研究[D]. 姜斌. 国防科学技术大学. 2006
[5]. 雷达地杂波建模仿真研究[D]. 洪丽娜. 国防科学技术大学. 2003
[6]. 机载火控雷达系统工作模式仿真实现[D]. 葛瑜华. 电子科技大学. 2010
[7]. 雷达杂波信号的特性分析及仿真[D]. 田甜. 河海大学. 2006
[8]. 杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究[D]. 张长隆. 国防科学技术大学. 2004
[9]. 高超声速平台载雷达杂波建模及仿真软件开发[D]. 张磊. 西安电子科技大学. 2013
[10]. 宽带相参雷达杂波环境信号的建模与半实物仿真[D]. 龚树凤. 南京航空航天大学. 2011
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