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海杂波对机载雷达探测影响研究.pdf
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1、现代电子技术Modern Electronics TechniqueOct.2023Vol.46 No.202023年10月15日第46卷第20期0 引 言随着世界军事格局变化,尤其是近年来美军亚太军事呈现的新局面,我国国家海洋安全面临前所未有的挑战,未来海战场面临着维护国家主权和领土领海完整、海洋权益与海洋资源争端、保卫海上贸易通道等尖锐问题。使用作战飞机对海面舰船目标实施跟踪监视,具有机动灵活、处置高效等特点。然而,机载雷达对海面目标进行搜索跟踪时,不仅能收到目标回波,还会收到大量海杂波,这些杂波对机载雷达探测会造成一定影响。对于海杂波,前人做了很多研究工作,文献1对海杂波典型幅度分布模型
2、进行了仿真分析,文献2结合实测数据对海杂波进行建模分析,文献36给出了海杂波的各种计算方法。然而,现有文献79大都分析杂波的散射和分布特性,没有系统定量分析海杂波对机载雷达探测性能的影响。本文重点研究海杂波对机载雷达探测性能的影响,给出了海杂波等效 RCS 的计算方法,并通过综合信噪比、检测概率、测量误差等指标,定量评估海杂波对机载雷达的影响效应,并进行仿真分析,为机载雷达的设计和作战飞机的战术运用提供参考依据。1 海杂波等效RCS计算对海杂波进行仿真,首先对其雷达散射特性进行分DOI:10.16652/j.issn.1004373x.2023.20.019引用格式:李宏武,王燊燊,徐秦,等.
3、海杂波对机载雷达探测影响研究J.现代电子技术,2023,46(20):101106.海杂波对机载雷达探测影响研究李宏武1,王燊燊2,徐 秦1,祁华峰2(1.军事科学院战略评估咨询中心,北京 100091;2.中国人民解放军93110部队,北京 100038)摘 要:针对海战场环境下机载雷达探测海面目标受海杂波干扰的问题,文中提出一种定量分析海杂波影响效应的方法。首先对海杂波等效RCS进行建模计算,建立杂波散射系数与海情级别、擦地角、雷达波长的关系,给出杂波区域的计算方法;然后对机载雷达探测的综合信噪比进行推导,分析雷达检测概率与测量误差、综合信噪比的定量关系。在此基础上,对不同条件下的散射系数
4、、综合信噪比、探测概率和测量误差等进行仿真,给出各指标随海情级别和擦地角的定量变化情况。所研究内容可为机载雷达的抗杂波设计和载机的任务规划提供理论支撑。关键词:海杂波;机载雷达;目标探测;等效RCS;杂波散射系数;综合信噪比;检测概率中图分类号:TN959.7334 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2023)20010106Research on effect of sea clutter on airborne radar detectionLI Hongwu1,WANG Shenshen2,XU Qin1,Qi Huafeng2(1.Strategic Assessments
5、and Consultation Institute,Academy of Military Sciences,Beijing 100091,China;2.Unit 93110 of PLA,Beijing 100843,China)Abstract:In allusion to the interference problem of sea clutter for the airborne radar detecting targets in the sea battlefield environment,a method for quantitatively analyzing the
6、influence effect of sea clutter is proposed.The modeling and calculation for the equivalent RCS of sea clutter are conducted,the relationship between clutter scattering coefficient and sea level,ground wiping angle and radar wavelength is established,and the calculation method of clutter region is g
7、iven.The comprehensive signaltonoise ratio of airborne radar detection is derived,and the quantitative relationship between radar detection probability and measurement error and comprehensive signaltonoise ratio is analyzed.On this basis,the simulation of scattering coefficient,comprehensive signalt
8、onoise ratio,detection probability,and measurement error are conducted,and the quantitative changes of each index corresponding to sea level and ground wiping angle are given,which can provide theoretical support for the anticlutter design of airborne radar and the mission planning of the carrier ai
9、rcraft.Keywords:sea clutter;airborne radar;target detection;equivalent RCS;clutter scattering coefficient;comprehensive signaltonoise ratio;detection probability收稿日期:20230419 修回日期:20230506101101现代电子技术2023年第46卷析。海杂波的雷达散射截面积定义为由杂波区反射造成的等效雷达散射截面积,平均杂波雷达散射截面积3为:c=0Ac(1)式中0为杂波散射系数。1.1 海杂波散射系数机载雷达对海面目标探测时
10、,主要受海杂波影响10。机载雷达波束照射海面示意图如图 1 所示。其中,擦地角g是海面与发射波束主轴间的夹角。图1 机载雷达波束照射海面示意图三个因素会影响雷达波束中的杂波,分别是擦地角、表面粗糙程度及雷达波长。在低擦地角的杂波常被认为是散布的杂波,在此区域内,雷达波束内有相当大数量的杂波回波。在平坦区域,0对擦地角的依赖程度很小。在高擦地角区,杂波更多的是镜面反射,此时散布杂波成分消失,在该区域,光滑表面比粗糙表面具有更大的0,这与低擦地角情形正好相反4。对海面散射系数的估算,比较常用的有 SIT 模型、GIT 模型、TSC模型和 HYB 模型,这 4 种模型考虑了入射角、海况、风向、雷达波
11、长和极化等参量,其中 TSC模型适用于雷达频率范围为 0.535 GHz 时后向散射系数的估计,应用范围广。在该模型中,对于水平极化方式,海杂波后向散射系数5(单位为dB)公式如下:0H(dB)=10 lg 1.7 10-50.5gGAGuGw(+0.05)1.8(2)式中:g为擦地角(单位为 rad);GA为擦地角因子;Gu为风向因子;Gw为风速因子;为雷达波长(单位为m)。擦地角因子GA为:GA=48.9g(z+0.25)1.51.5+48.9g(z+0.25)1.5(3)式 中:z为 海 表 面 高 度 标 准 差(单 位 为 m),z=0.115S1.95state,Sstate为道格
12、拉斯海况级别。风向因子Gu为:Gu=1-B sin2,=2(1-B sin2)exp 0.3 cosexp(-g0.17)(2+0.005)0.2,else (4)式中:是风向和雷达视线探测方向的夹角(单位为rad);B可随实测数据进行调整,一般大于0.25即可。风速因子Gw为:Gw=()6.2S0.8state+4.0152.63A1A2A3(1+0.350.6g)(5)式中:A1=1+()0.0330.1A2=1+()0.130.1A3=1+()0.330.6g3针对垂直极化方式,海杂波后向散射系数(单位为dB)公式如下:0V(dB)=0H(dB)-1.73 ln(2.507z+0.05)
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