云雨杂波环境下对空雷达目标检测能力分析

发表时间:2020/7/24   来源:《中国电气工程学报》2020年3期   作者:陈飞
[导读] 杂波会对雷达正常工作造成严重影响,从而导致雷达检测性能的不稳定
        摘要:杂波会对雷达正常工作造成严重影响,从而导致雷达检测性能的不稳定。因此,探讨不同体制雷达在杂波影响下检测目标的性能如何变化具有重要意义,本文分析了云雨杂波环境下对空雷达目标检测能力。
        关键词:杂波环境;对空雷达;目标检测能力
        雷达工作时所遇到的干扰通常可分为有源干扰和无源干扰两大类。对于压制式干扰来说,有源干扰一般是指人为施放的各种噪声干扰。现代噪声产生技术已非常成熟,所产生的噪声已十分接近于白噪声,因此,在分析噪声干扰对雷达目标检测性能的影响时,一般都将其当作白噪声看待。
       
        2.杂波对雷达目标检测的影响。地杂波(海杂波)的分布不是正态分布,因此不是最佳干扰波形。干扰(包括噪声)情况下求雷达的作用距离一般采用查莱斯(Rice)曲线的办法,该曲线应用的前提是干扰(或噪声)为正态分布。当干扰不是正态分布时,在同样干扰功率下,其干扰效果必然不如正态噪声干扰。以地杂波为例,由前所述,其分布均不是正态分布,因此,地杂波对雷达目标检测性能的影响,不能与正态噪声同等看待。由于在同样的干扰功率下,熵值越大的干扰信号,其干扰效果最佳,因此下面我们从熵的角度来衡量地杂波对雷达检测性能的影响。限于篇幅,本文以常见的指数分布地杂波和瑞利分布地杂波为例进行分析,其它分布的地杂波分析思路与之类似。
        3.指数杂波对雷达目标检测的影响。由(1)式和(5)式,可得指数杂波的熵为H指数
       
       
        ka为地球有效半径。当雷达电磁波波长、天线波束宽度确定时,云雨杂波对电磁波的反射强度主要与杂波反射率、波束范围内云雨回波填充程度有关。云雨含水量、降雨量越大,其反射率ηv越强;云层越低、越厚,杂波体积越大,其填充系数越高,反射强度越大。
        (2)强云雨杂波对信号检测的影响。强云雨杂波属于体杂波,在时域和空域常与目标叠加在一起,目标检测背景不再是噪声背景,而是云雨杂波背景。只有充分抑制云雨杂波后,才能实现目标检测。雷达信号处理通常在频域针对云雨杂波的速度及谱宽特性进行滤波或谱分析。常见的频域处理技术有MTI(动目标显示)、MTD(动目标检测)、PD(脉冲多普勒处理)等。杂波环境下的目标检测采用信噪比来描述。考虑目标和杂波距离等参数,信噪比可大致使用杂波的RCS与目标的RCS的比值来确定(不考虑二者方向图损耗的差异性)。由公式(8)可得出降雨速率越大杂波的反射率越大,从而杂波的强度就越大。可见,不同降雨条件下,云雨杂波对目标检测性能影响不同。要实现强云雨环境下对目标的检测,就要降低杂波功率。
        综上所述,从随机变量熵的角度,提出了计算不同分布的地杂波对雷达目标检测性能影响的定量计算方法。本文从对空雷达探测性能受杂波的影响入手,对杂波环境下雷达的目标检测性能做出分析,提出了环境感知以及提升信噪比的措施,以提高杂波环境下对空雷达的检测能力。
        参考文献:
        [1]马家.地杂波对雷达目标检测性能的影响分析.[M].长沙:湖南科学技术出版社,2018.
        [2]赵建.云雨杂波环境下对空雷达目标检测能力分析. [M].西安:西安电子科技大学出版社,2018.
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