低空雷達(dá)導(dǎo)引頭海面目標(biāo)檢測(cè)性能分析

楊 勇 馮德軍 王雪松 張文明 肖順平

(國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院 長(zhǎng)沙 410073)

1 引言

利用低空和超低空飛行來(lái)實(shí)施突防是反艦導(dǎo)彈常用的一種攻擊手段。反艦導(dǎo)彈低空飛行降低了敵方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)自身的概率，與此同時(shí)，低空飛行帶來(lái)的多徑效應(yīng)明顯、海雜波強(qiáng)度大等問(wèn)題也給反艦導(dǎo)彈自身探測(cè)目標(biāo)帶來(lái)了不利影響。雷達(dá)導(dǎo)引頭有效檢測(cè)出目標(biāo)是后續(xù)跟蹤的前提，分析反艦導(dǎo)彈低空突防時(shí)雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)性能是提高其檢測(cè)性能、保證其穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)直至有效命中目標(biāo)的關(guān)鍵。

低空雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)海面目標(biāo)面臨兩種不利因素：一種是強(qiáng)海雜波，另一種是多徑散射。海雜波使得檢測(cè)門(mén)限提高，可能造成目標(biāo)難以檢測(cè)；多徑效應(yīng)導(dǎo)致雷達(dá)導(dǎo)引頭在某些距離段的目標(biāo)回波衰減或增強(qiáng)，影響雷達(dá)導(dǎo)引頭的目標(biāo)檢測(cè)性能。研究低空突防下的雷達(dá)導(dǎo)引頭面臨的海雜波特性和多徑效應(yīng)對(duì)分析、提高雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)性能無(wú)疑具有指導(dǎo)性意義。文獻(xiàn)[1,2]基于電磁散射理論研究了低掠射角下海面的散射特性。文獻(xiàn)[3-7]基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，研究了海雜波特性及建模方法，通過(guò)對(duì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)低掠射角下的海雜波幅度分布具有較長(zhǎng)拖尾，K分布能夠較好地與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相吻合。低空環(huán)境下，雷達(dá)導(dǎo)引頭多徑效應(yīng)明顯，鏡反射與漫反射同時(shí)存在，且以鏡反射為主。雖然鏡反射導(dǎo)致的多徑效應(yīng)對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭跟蹤具有不利影響[8?13]，但對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)可能有利[14]。單純研究海雜波或多徑環(huán)境下雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)性能的文獻(xiàn)較多，但在一種場(chǎng)景下同時(shí)考慮海雜波和多徑散射，對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)性能進(jìn)行分析的文獻(xiàn)還未曾見(jiàn)。

本文立足于分析低空雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)海面目標(biāo)的檢測(cè)性能，為后續(xù)研究如何提高低空雷達(dá)導(dǎo)引頭目標(biāo)檢測(cè)性能作鋪墊。文章充分考慮了低空雷達(dá)導(dǎo)引頭所面臨海雜波和多徑環(huán)境，對(duì)多徑散射和低掠射角下的海雜波進(jìn)行了詳細(xì)建模，在此基礎(chǔ)上，仿真分析了雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)不同大小目標(biāo)的性能。文章第2節(jié)建立了多徑散射的鏡反射和漫反射模型，第3節(jié)給出了低掠射角下海雜波建模方法，第4節(jié)結(jié)合具體場(chǎng)景，仿真分析了低空飛行雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)海面不同大小目標(biāo)的性能。

2 多徑效應(yīng)

2.1 鏡反射

鏡面反射模型分為兩種，一種考慮一路反射信號(hào)，地球表面為一平面，地面平坦并有良好導(dǎo)電性。另一種考慮三路反射信號(hào)，地球表面為一曲面，地面具有一定粗糙度。鏡面反射示意圖如圖1所示，一路反射模型考慮ABA, ABOA兩路目標(biāo)回波信號(hào)，三路反射信號(hào)模型考慮ABA, ABOA, AOBA和AOBOA四路目標(biāo)回波信號(hào)，因此，后種模型比前種模型多考慮兩路目標(biāo)回波信號(hào)，兩種模型得到的目標(biāo)回波信號(hào)幅度不同，而針對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)環(huán)節(jié)，目標(biāo)回波幅度大小直接影響著雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)性能，采用一路反射模型并不能真實(shí)反映雷達(dá)導(dǎo)引頭接收的目標(biāo)回波信號(hào)，因此，本節(jié)采用第2種鏡面反射模型。

針對(duì)三路反射信號(hào)鏡反射模型，雷達(dá)接收的目標(biāo)回波信號(hào)可表示為

其中Pt為雷達(dá)導(dǎo)引頭的發(fā)射功率，λ為發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)，σ為目標(biāo)RCS, Ls為收發(fā)損耗，R為雷達(dá)導(dǎo)引頭與目標(biāo)之間的距離，G(θ), G(ψs)分別為目標(biāo)和反射點(diǎn)方向的天線增益，ρ為鏡面反射系數(shù)，α為反射路徑與直達(dá)路徑的相位差。

考慮到地球曲率和地面粗糙度，鏡面反射系數(shù)表示為

其中ρ0為菲涅爾反射系數(shù)，D為發(fā)散因子，

Re為4/3倍的地球半徑，d1, d2分別為反射點(diǎn)到雷達(dá)導(dǎo)引頭和目標(biāo)之間的地面距離，ψg為反射點(diǎn)處的掠射角。

式(2)中，ρs為粗糙表面反射系數(shù)的均方根值，表示為

其中Γ=(σhsinψg)/λ, σh為海面高度的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

反射波與直達(dá)波的相位差

φr為反射系數(shù)的相位，lr、lt分別為反射點(diǎn)到雷達(dá)、目標(biāo)的距離，l為雷達(dá)目標(biāo)間的距離。

隨著目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，鏡反射點(diǎn)在不斷變化。鏡反射點(diǎn)的精確求解是計(jì)算目標(biāo)回波信號(hào)的基礎(chǔ)，反射點(diǎn)的位置可通過(guò)求解下列方程組得到

在已知天線高度hr、目標(biāo)高度ht和它們之間距離l的前提下，式(7)唯一確定了反射路徑lr和lt的長(zhǎng)度，即確定了鏡反射點(diǎn)的位置。

在本文中，假定雷達(dá)導(dǎo)引頭以高度hr朝著目標(biāo)飛行，速度為vr，雷達(dá)目標(biāo)間的初始距離為R0，目標(biāo)高度和位置固定不變。以地球中心為圓心，雷達(dá)導(dǎo)引頭與目標(biāo)之間的初始距離對(duì)應(yīng)的圓周角為

t時(shí)刻雷達(dá)導(dǎo)引頭飛過(guò)的圓周角為

t時(shí)刻雷達(dá)導(dǎo)引頭與目標(biāo)間距離對(duì)應(yīng)的圓周角為

則t時(shí)刻雷達(dá)導(dǎo)引頭與目標(biāo)間距離為

圖1 鏡面反射示意圖

于是圖1中

則目標(biāo)俯仰角

反射點(diǎn)處的掠射角可表示為

鏡像目標(biāo)的俯仰角為

2.2 漫反射

漫反射隨機(jī)性較高，漫反射建模通常先獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后基于數(shù)據(jù)擬合出近似模型。漫反射模型分為3種：一種將漫反射視為高斯-馬爾可夫過(guò)程，該模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的依賴(lài)性較高；另一種認(rèn)為漫反射集中在一閃爍面，建模時(shí)，先對(duì)閃爍面邊界進(jìn)行確定，然后將閃爍面劃分為10塊左右的距離單元，最后將生成各距離單元回波信號(hào)進(jìn)行疊加，從而得到漫反射回波信號(hào)[13]；第3種模型認(rèn)為漫反射集中在一擴(kuò)展的閃爍面，該閃爍面較第2種的大，其將閃爍面細(xì)分為60×32個(gè)網(wǎng)格，然后將各散射單元回波信號(hào)疊加，得到漫反射回波信號(hào)[15]。文獻(xiàn)[15]對(duì)各種漫反射模型分別進(jìn)行了建模分析，并將各種模型應(yīng)用于導(dǎo)彈性能評(píng)估仿真系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：第1種模型只適用于海況較低的情況；第2種模型能夠較好的適應(yīng)各種海況，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好；第3種模型與第2種模型效果相當(dāng)，但計(jì)算量大，運(yùn)行效率較低。結(jié)合實(shí)際背景，本文采用第2種漫反射模型。

閃爍面的形狀、大小由天線高度、目標(biāo)高度、彈目距離、雷達(dá)波長(zhǎng)以及反射面的高度分布所決定，閃爍面示意圖如圖2所示。

閃爍面被劃分為若干個(gè)距離單元，各距離單元的邊界可由式(16)計(jì)算得到[13,15]

其中x1、x2分別為某一距離單元到雷達(dá)導(dǎo)引頭和目標(biāo)的地面距離，β0為閃爍面內(nèi)的最大坡度。

圖2 漫反射及閃爍面示意圖

對(duì)于低掠射角情況，θ＜β0?1, ht＜hr?R ，閃爍面的范圍為[xa, xb][13]，其中xa=hr/2β0, xb=R?hr/2β0。

反射面粗糙性用粗糙度因子表示為

式中ρs1、ρs2分別為入射、反射路徑的鏡面反射系數(shù)均方根值。

漫反射信號(hào)可表示為

其中N為閃爍面內(nèi)的距離單元數(shù)，N通常取為10,iA、?i分別為經(jīng)第i個(gè)距離單元反射的目標(biāo)回波幅度和相位。

經(jīng)第i個(gè)距離單元反射后的目標(biāo)回波幅度

其中x(i)為第i個(gè)距離單元與雷達(dá)導(dǎo)引頭之間的距離，σ0(i)為第i個(gè)距離單元的前向散射系數(shù)，Δx=(xb?xa)/N 為距離單元的寬度。漫反射信號(hào)的相位具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，通常假定經(jīng)閃爍面反射的回波信號(hào)相位?i服從[0,2π]的均勻分布。

若根據(jù)雷達(dá)導(dǎo)引頭位置計(jì)算得到的閃爍面超過(guò)了雷達(dá)導(dǎo)引頭的視線范圍，則閃爍面內(nèi)的距離單元數(shù)為

式中xh為雷達(dá)導(dǎo)引頭的視線距離。

3 海雜波建模

海雜波的強(qiáng)度決定著雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)門(mén)限，海雜波的建模直接影響著目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果。隨著對(duì)海雜波認(rèn)識(shí)的逐漸深入，發(fā)現(xiàn)常規(guī)的高斯分布、瑞利分布等與實(shí)測(cè)低掠射角下的海雜波幅度分布存在一定差異，對(duì)雷達(dá)在低掠射角工作時(shí)獲得的海雜波回波包絡(luò)模型的研究表明，K分布不僅可以在很寬的范圍內(nèi)很好地與觀測(cè)雜波數(shù)據(jù)的幅度分布匹配，而且還可以正確的模擬雜波回波脈沖間的相關(guān)特性[6,7]。

海雜波的功率譜采用高斯型來(lái)表示[16]：

其中S0為海雜波平均功率，fd為海雜波平均多普勒頻率，σf為其功率譜標(biāo)準(zhǔn)離差。

本文聯(lián)合采用基于距離單元?jiǎng)澐趾土阌洃浄蔷€性變換(ZMNL)方法生成海雜波數(shù)據(jù)。具體步驟如下：

(1)根據(jù)雷達(dá)參數(shù)和目標(biāo)位置，確定生成雜波的地域范圍，在徑向和方位向劃分距離散射單元；

(2)根據(jù)雷達(dá)-散射單元幾何關(guān)系，計(jì)算各散射單元回波信號(hào)，對(duì)同一距離分辨單元的回波信號(hào)進(jìn)行合成(在中重頻和高重頻情況下，考慮距離單元模糊)；

(3)以步驟(2)中計(jì)算得到的各距離單元雜波幅度為均值，采用ZMNL方法生成CFAR各參考單元海雜波數(shù)據(jù)。

在計(jì)算各散射單元回波時(shí)，海面散射系數(shù)σs采用根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修正的低掠射角下海面散射系數(shù)模型[16]：

其中KB為蒲氏海況級(jí)數(shù)，φ為距離單元對(duì)應(yīng)的掠射角，φc=sin?1(λ/(2h1/10))是入射余角的臨界角，h1/10是1/10主效浪高。式(22)的約束條件為KB=3,HH極化在X, C, S波段時(shí)加入最后一項(xiàng)“(8)”，其它海況下的σs，海況增加(減少)一級(jí)，C, S, L波段分別以±6 dB, X波段以±8 dB為增量。對(duì)于VV極化在海況1, 2時(shí)X, C波段σs比HH極化時(shí)增加5 dB,S波段增加12 dB,L波段增加8 dB；海況3, 4時(shí)X, C波段增加3 dB,S, L波段增加5 dB；海況5-7時(shí)X, C波段增加2 dB, S, L波段增加5 dB。

4 仿真結(jié)果與分析

雷達(dá)發(fā)射簡(jiǎn)單脈沖串信號(hào)，發(fā)射峰值功率為50 kW，波長(zhǎng)為3 cm，脈沖重復(fù)頻率為2 kHz，脈寬為1 μs，天線最大增益為33 dB，半功率波束寬度為2°，天線俯仰向和方位向方向圖均用辛克函數(shù)進(jìn)行建模，雷達(dá)收發(fā)損耗為3 dB。海況為3級(jí)，雷達(dá)導(dǎo)引頭高度為100 m，速度為300 m/s，海面目標(biāo)高度為10 m，目標(biāo)固定不動(dòng)，雷達(dá)導(dǎo)引頭在距離目標(biāo)50 km處開(kāi)機(jī)，并以恒定高度朝目標(biāo)方向飛行。仿真中，接收機(jī)熱噪聲相對(duì)雜波功率較小，可忽略；雷達(dá)導(dǎo)引頭采用單脈沖平均單元CFAR檢測(cè)，參考單元數(shù)為16，保護(hù)單元數(shù)為2。單脈沖檢測(cè)的流程圖如圖3所示。

圖3 單脈沖檢測(cè)信號(hào)處理流程圖

為了研究多徑散射、海雜波對(duì)雷達(dá)接收信號(hào)的影響，假定雷達(dá)導(dǎo)引頭在飛行過(guò)程中，天線方位向始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，俯仰向保持水平。鏡面反射和漫反射對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭接收信號(hào)的影響效果用接收信號(hào)功率差來(lái)表示，接收信號(hào)功率差表示為

其中sr(dBW)為目標(biāo)直達(dá)波與多徑回波疊加后的回波功率，sd(dBW)為目標(biāo)直達(dá)波的回波功率。鏡面反射和漫反射引起的接收信號(hào)功率差如圖4所示。

在研究鏡反射對(duì)雷達(dá)接收信號(hào)影響時(shí)，假定雷達(dá)接收信號(hào)為直達(dá)波信號(hào)與鏡反射信號(hào)的相干合成。從圖4(a)可以看出，鏡反射回波功率強(qiáng)，導(dǎo)致雷達(dá)接收信號(hào)起伏較大，隨著雷達(dá)導(dǎo)引頭與目標(biāo)間距離的變化，接收信號(hào)呈現(xiàn)出被衰減和被增強(qiáng)交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。接收信號(hào)功率增強(qiáng)最高可達(dá)10 dB，衰減最大可達(dá)27 dB?？梢?jiàn)，低空下的鏡反射效應(yīng)對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的接收信號(hào)影響十分明顯。在研究漫反射對(duì)雷達(dá)接收信號(hào)影響時(shí)，雷達(dá)接收信號(hào)為直達(dá)波與多路漫反射信號(hào)的相干合成。海面漫反射對(duì)雷達(dá)接收信號(hào)功率的增強(qiáng)或衰減效果保持在0.2 dB左右，如圖4(b)所示。這種情況下，漫反射信號(hào)雖然存在，但對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭接收到的目標(biāo)回波信號(hào)影響不大，對(duì)目標(biāo)檢測(cè)不會(huì)造成影響，因此，漫反射效應(yīng)可以忽略。以上說(shuō)明：X波段雷達(dá)導(dǎo)引頭在100 m高度探測(cè)海面目標(biāo)時(shí)，多徑散射以鏡反射為主、漫反射可忽略。

圖4 多徑導(dǎo)致的雷達(dá)接收信號(hào)功率起伏

圖5 多徑、海雜波環(huán)境下雷達(dá)導(dǎo)引頭接收信號(hào)

圖5給出了多徑條件下雷達(dá)接收信號(hào)圖。圖中，虛線表示直達(dá)波功率隨目標(biāo)距離的變化曲線，實(shí)線為多徑條件下的雷達(dá)接收信號(hào)功率隨目標(biāo)距離的變化曲線，點(diǎn)畫(huà)線為CFAR檢測(cè)門(mén)限。從圖5中雷達(dá)接收信號(hào)功率隨目標(biāo)距離變化的平滑度可以看出：當(dāng)目標(biāo)RCS=1 m2時(shí)，海雜波功率與目標(biāo)回波功率相當(dāng)，而對(duì)于RCS大于10 m2的目標(biāo)，海雜波功率相對(duì)目標(biāo)回波功率較小，雷達(dá)接收信號(hào)以目標(biāo)回波為主。對(duì)于RCS=1 m2的目標(biāo)，雖然多徑散射對(duì)其回波有一定增強(qiáng)作用，但由于其RCS過(guò)小，回波功率仍低于檢測(cè)門(mén)限；對(duì)于目標(biāo)RCS=10 m2的情況，直達(dá)波信號(hào)功率在5-38 km距離段低于檢測(cè)門(mén)限，在38-50 km距離段高于門(mén)限；受鏡反射影響，雷達(dá)接收信號(hào)功率出現(xiàn)較大起伏。多徑導(dǎo)致目標(biāo)回波信號(hào)在22-25 km, 30-35 km, 45-50 km等距離段衰減，使得在26-29 km, 35-38 km距離段的目標(biāo)信號(hào)增強(qiáng)，從而使得在該距離段無(wú)法檢測(cè)的目標(biāo)變得可檢測(cè)。從圖5(b)還可以發(fā)現(xiàn)：對(duì)于檢測(cè)RCS=10 m2的目標(biāo)，雷達(dá)導(dǎo)引頭在50 km處開(kāi)機(jī)，此時(shí)，雷達(dá)導(dǎo)引頭處于目標(biāo)回波的衰減區(qū)，回波功率低于門(mén)限，可見(jiàn)，雷達(dá)導(dǎo)引頭過(guò)早開(kāi)機(jī)，不一定會(huì)使其過(guò)早的檢測(cè)到目標(biāo)，而過(guò)早開(kāi)機(jī)增加了其被發(fā)現(xiàn)的概率，因此，在選擇開(kāi)機(jī)時(shí)間時(shí)，要充分考慮多徑散射的影響效果。當(dāng)目標(biāo)RCS=100 m2時(shí)，在15-50 km距離段，直達(dá)波功率高于門(mén)限，如圖5(c)所示，但受鏡反射影響，導(dǎo)致雷達(dá)導(dǎo)引頭接收信號(hào)在17.6-19.2 km, 22.5-25 km, 31.8-33.6 km等距離段被衰減，回波功率低于門(mén)限，目標(biāo)無(wú)法檢測(cè)。對(duì)RCS=1000 m2的目標(biāo)，在整個(gè)距離段，直達(dá)波信號(hào)功率均高于門(mén)限，受鏡反射影響，雷達(dá)導(dǎo)引頭接收信號(hào)在17.9-18.6 km, 23.2-24.2 km, 31.5-33 km等距離段被衰減，導(dǎo)致目標(biāo)無(wú)法檢測(cè)。因此，低掠射角情況下，雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)RCS低于1 m2的目標(biāo)時(shí)，海雜波強(qiáng)度對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)性能起主導(dǎo)作用，雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)RCS高于10 m2的目標(biāo)時(shí)，多徑效應(yīng)對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)性能起主導(dǎo)作用。多徑效應(yīng)對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)目標(biāo)可能產(chǎn)生不利影響，也可能產(chǎn)生有利影響，影響效果視具體目標(biāo)而定。

通過(guò)1000次蒙特卡洛仿真實(shí)驗(yàn)，分別得到了多徑和海雜波條件下雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)不同大小目標(biāo)的檢測(cè)概率，如圖6所示。

考慮多徑散射，目標(biāo)回波信號(hào)為目標(biāo)直達(dá)波、鏡反射回波二者疊加時(shí)的雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)概率如圖6中實(shí)線所示。為了說(shuō)明多徑散射對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)性能的影響，圖6中給出了目標(biāo)回波信號(hào)僅考慮目標(biāo)直達(dá)波時(shí)的雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)概率，如圖6中虛線所示。從圖中可以看出：對(duì)于RCS=1 m2的小目標(biāo)，多徑效應(yīng)對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)性能的提高或降低效果并不明顯，且雷達(dá)導(dǎo)引頭對(duì)該小目標(biāo)在遠(yuǎn)距離目標(biāo)具有一定檢測(cè)能力，而在近程喪失了對(duì)該小目標(biāo)的檢測(cè)能力，這是由于隨著目標(biāo)距離的縮短，目標(biāo)所在距離單元對(duì)應(yīng)的電波入射角增大，導(dǎo)致海面散射系數(shù)增大，從而導(dǎo)致雜波信號(hào)增強(qiáng)，檢測(cè)門(mén)限提高；對(duì)于RCS=10 m2的目標(biāo)，多徑效應(yīng)降低了雷達(dá)導(dǎo)引頭開(kāi)機(jī)時(shí)刻的檢測(cè)性能，但提高了雷達(dá)導(dǎo)引頭在一些中距離段的檢測(cè)性能；對(duì)于RCS=100 m2的目標(biāo)，多徑效應(yīng)降低了雷達(dá)導(dǎo)引頭在中距離段的檢測(cè)性能，提高了雷達(dá)導(dǎo)引頭在一些近距離段的檢測(cè)性能；對(duì)于RCS=1000 m2的目標(biāo)，多徑效應(yīng)降低了雷達(dá)導(dǎo)引頭在中距離段和近距離段的檢測(cè)性能。由圖6可以推測(cè)：隨著目標(biāo)RCS的增加，目標(biāo)可檢測(cè)的距離段將逐漸增加，對(duì)于RCS超過(guò)104m2量級(jí)的大型艦船，被多徑散射衰減的回波功率仍將高于檢測(cè)門(mén)限，多徑效應(yīng)不會(huì)影響雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)性能。

5 結(jié)論

低空雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)海面目標(biāo)的性能受多徑散射和海雜波影響明顯。深入研究多徑散射機(jī)理和海雜波特性為分析低空雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)海面目標(biāo)的性能提供了理論基礎(chǔ)。本文對(duì)多徑散射的鏡反射、漫反射機(jī)理進(jìn)行了分析，通過(guò)推導(dǎo)建立了多徑散射鏡反射和漫反射模型。與此同時(shí)，對(duì)低空雷達(dá)導(dǎo)引頭所面臨的海雜波環(huán)境進(jìn)行了分析建模。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮多徑和海雜波環(huán)境，仿真分析了低空雷達(dá)導(dǎo)引頭對(duì)海面不同大小目標(biāo)的檢測(cè)性能。結(jié)果表明：海雜波和多徑散射對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的檢測(cè)性能的影響效果明顯，影響效果隨目標(biāo)RCS的變化而變化。綜合分析多徑散射和海雜波對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)性能的影響為掠海飛行反艦導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭檢測(cè)方法設(shè)計(jì)和性能評(píng)估提供了理論支撐。

圖6 多徑、海雜波條件下不同大小目標(biāo)的檢測(cè)概率

[1] Sajjad N, Khenchaf A, and Coatanhay A. Electromagnetic wave scattering from ocean surface at low grazing angles[C].The 2009 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Cape Town, South Africa, 2009, Vol. 1: 196-199.

[2] Lamont-Smith T, Mitomi M, Kawomura T, et al..Electromagnetic scattering from wind blown waves and ripples modulated by longer waves under laboratory conditions[J]. IET Radar Sonar and Navigation, 2010, 4(2):265-279.

[3] Hansen V G and Mital R. An empirical sea clutter model for low grazing angle[C]. The 2009 IEEE Radar Conference,Pasadena, CA, United States, 2009, Vol. 1: 1-5.

[4] Greco M, Stinco P, and Gini F. Identification and analysis of sea clutter spikes[J]. IET Radar Sonar and Navigation, 2010,4(2): 239-250.

[5] Posner F L. Spiky sea clutter at high range resolutions and very low grazing angles[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2002, 38(1): 58-73.

[6] Carretero-Moya J, Gismero-Menoyo J, Blanco-del-Campo A,and Asensio-Lopez A. Statistical analysis of a high-resolution sea clutter database[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2010, 48(4): 2024-2037.

[7] Farshchian M and Posner F L. The Pareto distribution for low grazing angle and high resolution X-band sea clutter[C].The 2010 IEEE International Radar Conference, Washington DC, United States, 2010, Vol. 1: 789-793.

[8] Ahn Soyeon, Yang Eunjung, Chun Joohwan, et al.. Low angle tracking using iterative multipath cancellation in sea clutter environment[C]. The 2010 IEEE International Radar Conference, Washington DC, United States, 2010, Vol. 1:1156-1160.

[9] Ogden George, Matzner Shari, Zurk Lisa M, et al.. Multipath return for radar targets over a rough surface[C]. The 2007 IEEE International Antenna and Propagation Symposium,Honolulu, HI, United States, 2007, Vol.1: 4825-4828.

[10] Sinha A, Bar-shalom Y, Blair W D, et al.. Radar measurement extraction in the presence of sea-surface multipath[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2003, 39(2): 550-567.

[11] Blair W D and Brandt-Pearce M. Statistics of monopulse measurements of Rayleigh targets in the presence of specular and diffuse multipath[C]. The 2001 IEEE International Radar Conference, Atlanta, GA, United States, 2001, Vol. 1:369-375.

[12] Daeipour E, Blair W D, and Bar-shalom Y. Bias compensation and tracking with monopulse radars in the presence of multipath[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1997, 33(3): 863-882.

[13] Barton D K. Low-angle radar tracking[J]. Proceedings of the IEEE, 1974, 62(6): 687-704.

[14] Wilson S L and Carlson B D. Radar detection in multipath[J].IEE Proceedings of Radar, Sonar and Navigation, 1999,146(1): 45-54.

[15] Bucco Domenic and Hu Yi-ding. A comparative assessment of various multipath models for use in missile simulation studies[C]. AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference, Denver, United States, 2000, Vol. 1: 1-10.

[16] 宋海娜, 胡衛(wèi)東, 郁文賢, 等. 低入射余角下雷達(dá)海雜波的建模與仿真[J]. 國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 22(3): 29-33.Song Hai-na, Hu Wei-dong, Yu Wen-xian, et al.. Modeling and simulation of low grazing angle radar sea clutter[J].Journal of National University of Defense Technology, 2000,22(3): 29-33.