海面舰船目标的动态散射特征仿真研究

admin · 发表于 2023-10-19 20:48:32

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海面活动舰船目标的动态雷达特征信号建模与仿真是一项非常复杂的工作，也是雷达及电磁散射应用领域的热点和难点。对海上目标的动态雷达散射特征信号的深入研究对于目标及环境遥感、目标的检测与识别、合成孔径（SAR）/逆合成孔径（ISAR）图像的解释等具有重要意义。在以往的研究中，对海面舰船目标雷达散射特征信号的仿真多采用电磁散射计算的高频近似方法，同经典的多径回波模型相结合，其中粗糙海面复反射系数采用经验模型计算。已有的文献很少考虑时变海面造成的海面复反射系数的动态变化特性，也没有考虑由于海面作用导致目标运动造成的目标本身电磁散射特性的动态变化特性。因此，这类模型难以逼真地仿真受时变海面驱动的舰船目标雷达回波的动态特性。本文将传统的海面舰船目标多径散射模型同二维动态粗糙海面的时变复反射系数模型、舰船运动的水动力模型、以及电磁散射计算的高频渐近方法相结合，形成了时变海面舰船目标动态雷达特征信号仿真模型，并在此基础上，对海杂波与舰船目标的幅度与相位闪烁特性进行了深入研究。主要研究工作及贡献如下：(1) 从海杂波的随机时变特性以及舰船运动的水动力学特性出发，建立了受海情、舰船吨位、航速以及风向角变化影响的时变海面舰船目标的运动特性模型。该模型可用于驱逐舰和航母等目标的运动特性建模与仿真。模型仿真结果同文献结果的对比分析，验证了舰船目标运动特性模型的正确性。(2) 在综合考虑时变海面复反射系数特性和舰船目标自身运动特性等因素的基础上，将传统的目标多径散射模型同二维动态粗糙海面的时变复反射系数模型、受海水驱动的舰船运动水动力模型、以及电磁散射计算的高频渐近方法相结合，建立了时变海面舰船目标动态雷达特征信号仿真模型，集成了海面舰船目标特征信号模型的应用软件。仿真结果同测量数据的对比分析验证了本文模型的正确性。上述时变海面舰船目标动态散射特征建模的思路未见其他公开文献报道。(3) 采用分布上具有重拖尾特征的alpha-stable统计分布模型，深入研究了海杂波与舰船目标的幅度和相位闪烁统计特性和基于HRRP时间序列的目标探测机理。在此基础上，提出了一种强海杂波中舰船目标检测的新算法。该方法联合利用了HRRP时间序列的幅度和相位信息，将相位闪烁统计特征同距离像幅度熵值相结合，能够有效得检测出强海杂波中的舰船目标。仿真结果验证了该方法的有效性。

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