[發明專利]一種微波超視距雷達回波圖計算方法

有效

• 申請號: 201611097427.3
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106772300B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 康士峰;湛希;張玉生;王紅光;岳永威;韓杰;郭相明;曹仲晴
• 申請（專利權）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團公司第二十二研究所）;中國航空綜合技術研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種微波超視距雷達回波圖計算方法，包括如下步驟：（1）確定微波超視距雷達相關參數、目標及環境參數；（2）蒸發波導特征參數預測和表面波導特征參數測量；（3）大氣波導或大氣折射傳播海面掠射角計算；（4）大氣波導或大氣折射傳播因子計算；（5）海雜波和目標回波功率圖計算；（6）動態雷達回波圖模擬。本發明所公開的微波超視距雷達回波圖計算方法，在實際微波超視距雷達工作環境下，充分考慮海洋水文氣象條件形成的大氣波導傳播對海面回波和目標回波的影響，基于雷達系統參數和海洋水文氣象參數，在大氣折射或大氣波導情況下提出了實際雷達波束海面掠射角的計算方法，并結合相關海雜波模型，可有效預測、評估海面回波功率。

技術領域

本發明涉及雷達目標探測與環境特性技術領域，尤其涉及一種艦船載或岸基微波超視距雷達回波圖計算方法。

背景技術

對流層大氣不均勻性使電磁波在大氣介質中的傳播路徑發生彎曲或折射、散射現象，四種典型大氣折射效應如圖1所示。說明在欠折射、正?；驑藴收凵?、超折射和大氣波導情況下電波傳播的形態和特點。大氣超折射和大氣波導情況為本發明中微波超視距雷達的目標探測機制。

大氣折射率垂直剖面的變化形態是確定對流層大氣折射類型的關鍵參數。正常大氣的大氣折射率梯度在地球表面附近隨高度在-79～0N單位/km(或大氣修正折射率梯度按79～157M單位/km)范圍變化，標準大氣的大氣折射率標準梯度按-39N單位/km下降或大氣修正折射率梯度按118M單位/km增加。如果對流層溫度隨高度而增加(逆溫)或水汽隨高度而快速下降，此時大氣折射率梯度將比標準梯度小，電波傳播路徑向下彎曲且比正常條件更偏離直線。當大氣折射率梯度繼續下降時，電波射線彎曲半徑將接近地球的曲率半徑，當兩個半徑相等時，該大氣折射率梯度稱為臨界梯度，此時電波將在地面之上與地球表面平行的某個固定高度傳播。正常和臨界梯度之間的折射稱為超折射。如果大氣折射率梯度在臨界梯度之外繼續下降，電波彎曲的曲率半徑將小于地球的曲率半徑，電波被限制在對流層一個狹窄區域內傳播，即大氣波導傳播。

在實際海洋大氣環境中一般存在蒸發波導、表面波導和懸空波導(或稱抬升波導)三種典型大氣波導,圖2所示為蒸發波導、表面波導和懸空波導三種典型大氣波導大氣修正折射率的垂直剖面和參數，其中蒸發波導和表面波導是本發明微波超視距雷達的電波傳播途徑。艦船載或岸基微波超視距雷達基于海上對流層大氣波導超折射傳播機制，可實現數百公里超視距目標探測，相對于一般微波視距雷達探測體制，其系統性能和功能使用更強地依賴于對流層大氣環境特性。微波超視距雷達依靠大氣波導傳播效應可探測目標的距離是常規微波視距雷達的數倍或數十倍，但是也會存在超視距海雜波干擾以及雷達盲區等問題，海雜波本身由于大氣超折射效應引起波束方向和掠射角大小的改變，不僅下俯波束會存在海面反射，小于臨界角的上仰波束也會由于大氣波導折射到海面而產生超視距海雜波，因此，在大氣波導中存在電波多路徑干涉和多路徑海雜波合成現象，另外，常規微波雷達對目標的探測限制在視距以內，雷達波束對目標是直接照射，而微波超視距雷達對視距外目標的照射則往往是經過大氣波導多次折射和反射后的非直接照射，目標特性如RCS和起伏特性與一般研究結果不同。這些問題都是微波超視距雷達的回波特點和研究難點，需要在理論和實驗研究的基礎上，針對大氣折射對目標探測的影響，結合目標探測方法和信號處理算法的需要，開展對微波超視距雷達系統、目標和環境散射特性的模擬仿真，生成符合真實場景的雷達回波信號，即按照雷達系統參數、信號處理算法、電波與目標和環境的作用機制、相對幾何關系、海洋環境特性等較全面地模擬實際雷達工作狀態，才能對雷達性能進行科學論證和評價。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種基于雷達系統參數、海洋氣象水文參數或大氣超折射、大氣波導(蒸發波導或表面波導)數據和預測模型、目標與海雜波模型等生成微波超視距雷達回波圖的計算方法。

本發明采用如下技術方案：

一種微波超視距雷達回波圖計算方法，其改進之處在于包括如下步驟：

(1)確定微波超視距雷達相關參數、目標及環境參數