论文总字数：20443字

摘 要

当代战争要求制导武器能够进行全天候不间断作战，在分辨多目标的同时也能够有效对抗干扰，并精准打击目标。因此精确制导武器精度必须更高、更智能。雷达是导弹上必要的载荷之一，但地海杂波会严重影响它的性能，研究表明地海杂波具有距离依赖性，且具有频谱宽、强度大的特点。与传统机载雷达不同，弹载雷达在做俯冲运动时，杂波特性的变化会更加剧烈，所以弹载雷达杂波的模拟与仿真研究对精准打击目标尤为重要。

本文主要对弹载雷达杂波特性展开研究，首先介绍了弹载雷达相关概念与特点，研究现状及运动特征，然后研究了杂波分布统计模型与模拟方法，重点分析了平飞和俯冲运动状态下的弹载雷达杂波空-时模型，最后基于Matlab软件实现弹载雷达杂波仿真，分析总结了不同参数（脉冲重复频率、平台高度、平台速度、杂波距离环等）下的杂波特性。仿真结果表明，弹载前视阵雷达做俯冲运动时，额外产生的水平、垂直方向的分量会加重杂波的分布扩散，使杂波具有距离依赖性，且近距离变化迅速，远距离变化相对缓慢，不同斜距对应的杂波分布图也不同，只会影响杂波分布曲线的位置，不会改变其形状，为防止多普勒带宽过宽、多普勒频移严重，可以适当提高脉冲重复频率。这一系列工作为进行杂波抑制打下基础，具有重要的理论及应用价值。

关键词：弹载雷达 俯冲运动 空-时模型 杂波特性 Matlab仿真

Clutter modeling and simulation for missile-borne-radar

Abstract

In modern war, guided weapons are required to be able to carry out all-weather and uninterrupted operations, to distinguish multiple targets, to effectively resist interference, and to accurately attack targets. Therefore, the precision of precision guided weapons must be higher and more intelligent. Radar is one of the necessary loads on missile, but the ground sea clutter will seriously affect its performance. The research shows that the ground sea clutter has the characteristics of distance dependence, wide spectrum and high intensity. Different from the traditional airborne radar, the change of clutter characteristics will be more intense when the missile borne radar is doing the dive motion, so the simulation and Simulation Research of the missile borne radar clutter is particularly important for the accurate target strike.

This paper mainly studies the clutter characteristics of the missile borne radar. Firstly, it introduces the related concepts and characteristics of the missile borne radar, the current research situation and the motion characteristics. Secondly, it studies the statistical model and simulation method of the clutter distribution, focusing on the analysis of the space-time model of the missile borne radar clutter under the horizontal flight and the diving motion. Finally, it realizes the simulation of the missile borne radar clutter based on MATLAB software, and analyzes and summarizes the No Clutter characteristics under the same parameters (pulse repetition frequency, platform height, platform speed, clutter distance loop, etc.). The simulation results show that the additional horizontal and vertical components will aggravate the distribution and diffusion of clutter when the forward looking array radar undergoes a dive motion, which makes the clutter have a distance dependence, and the near-range changes rapidly, the long-range changes relatively slowly, and the clutter distribution map corresponding to different slant distances is also different, which will only affect the location of the clutter distribution curve and will not change its shape To prevent Doppler bandwidth from being too wide and Doppler frequency shift from being serious, pulse repetition frequency can be increased properly. This series of work lays the foundation for clutter suppression, and has important theoretical and application value.

Key Words: Missile-borne Radar; Diving Motion; Space-Time Modeling; Clutter Characteristics; Matlab Simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究历史及现状 1

1.2.1 弹载雷达的历史及现状 1

1.2.2 弹载雷达杂波统计模型的历史及现状 2

1.2.3 弹载雷达杂波模拟与仿真的历史及现状 2

1.3 论文的内容安排 3

第二章 弹载雷达与杂波模型 4

2.1 弹载雷达特点 4

2.2 导弹的特点及运动轨迹 5

2.3 杂波分布统计模型 6

2.3.1 杂波幅度分布统计模型 7

2.3.2 杂波功率谱分布统计模型 9

2.3.3 杂波统计模型的模拟方法 9

2.4 不同运动状态下的杂波空-时模型 10

2.4.1 传统机载雷达杂波空-时模型 10

2.4.2 弹载雷达俯冲运动杂波空-时模型 12

2.5 空-时自适应处理基本原理 15

2.6 本章小结 17

第三章 弹载雷达空-时杂波模拟与仿真 18

3.1 弹载雷达理论杂波分布模拟仿真与分析 18

3.1.1 平飞运动下的杂波仿真与分析 18

3.1.2 俯冲运动下的杂波仿真与分析 20

3.2 弹载雷达实际杂波分布模拟仿真与分析 22

3.3 本章小结 28

第四章 总结与展望 30

4.1 本文工作总结 30

4.2 下一步工作展望 30

参考文献 32

致 谢 34

1. 绪论
   1. 研究背景及意义

当代战争要求制导武器能够进行全天候不间断作战，在分辨多目标的同时也能够有效对抗干扰，并精准打击目标。为达到这些要求，精确制导武器精度必须更高、更智能。雷达是一种全天时、全天候的传感器，是提升导弹精确制导能力的重要手段，它作为导弹上必要的载荷之一，在其下视工作时，由于平台的运动，地杂波也拥有了各个方向上的不同速度，这时在空间角余弦与多普勒频移构成的二维平面上，杂波分布随着空间角和多普勒频移变化而扩展、耦合，因此对雷达检测目标产生影响。弹载雷达与其他雷达不同的是，运动状态可分为平飞运动和俯冲运动，平飞运动与传统机载雷达相似，但当导弹做俯冲运动时，会额外产生水平和垂直方向的运动分量，水平方向的分量会使多普勒带宽展宽，而垂直方向的分量会产生多余的多普勒频率，造成杂波变化严重，所以弹载雷达杂波模拟与仿真的研究尤为重要，但如果杂波干扰数据都由人工实地进行测量，会有很多天气方面不确定因素的影响，会造成很大的人力物力财力的损耗，且会大大增加研究时间，但利用软件进行仿真则可以克服以上问题，因为计算机仿真有着时间短、效率高、成本低的优点。

本课题重点研究弹载雷达空-时杂波特性，这一工作是后续进行杂波抑制的基础和前提，对于弹载雷达杂波抑制新技术具有重要的理论及应用价值。

• 1. 研究历史及现状

1.2.1 弹载雷达的历史及现状

弹载雷达主要是导弹装载的雷达，通过雷达搜索目标，锁定目标，并发动攻击，弹载雷达起始于1840年左右，最初使用圆锥扫面体制，1950年时发明了单脉冲跟踪测量雷达，1968年左右出现了目标特性测量雷达，而1970年之后，重点研究导弹阵地雷达识别技术。

1.2.2 弹载雷达杂波统计模型的历史及现状

国内外很多学者都对雷达杂波统计模型有所研究，20世纪70年代出现了杂波统计分布模型，起初部分学者认为，杂波为符合高斯分布的噪声，但在对脉冲宽度较窄的雷达回波进行测量后，学者们发现这一说法过于片面，还有其他情况存在，比如杂波分布函数尾部很长的情况。20世纪80年开始使用对数分布和威布尔分布，因为其数据拟合程度较好。在20世纪90年代，K分布杂波模型被逐渐完善^[1]，如今，K分布函数仍为模拟海杂波的最好模型。

1.2.3 弹载雷达杂波模拟与仿真的历史及现状

对于弹载雷达杂波的模拟问题，研究人员提出了三种方法，分别是考虑杂波物理散射现象的方法、考虑杂波分布特征的方法，考虑实际作战场景的方法^[2]。

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