一種基于雷達海雜波的對流層波導反演方法和裝置制造方法及圖紙

本申請提供了一種基于雷達海雜波的對流層波導反演方法和裝置，該方法可以包括：獲取雷達發射參數以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息，基于海雜波的傳播方式信息，預估海雜波傳播所經波導的波導類型；根據預置的波導類型與修正折射率模型的對應關系，選取該波導類型對應的目標修正折射率模型；從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與波導類型和海雜波信息對應的目標函數；基于雷達發射參數以及海雜波信息，并利用目標修正折射率模型和目標函數，確定出對流層波導的修正折射率分布。該方法和裝置可以提高反演出的對流層波導修正折射率分布的準確性。

A tropospheric waveguide inversion method and device based on radar sea clutter

The application provides a kind of radar sea clutter tropospheric waveguide inversion method and device based on this method can include: obtaining radar parameters and analysis of sea clutter on the propagation path of sea clutter, sea clutter information dissemination way based on the prediction of sea clutter spread through the waveguide type waveguide; according to the corresponding relationship between the type of waveguide preset and modified index model, select the corresponding waveguide type of the target correction index model; from the preset objective function for tropospheric waveguide in the collection, selection and target function of waveguide type and sea clutter information; radar parameters and sea clutter based on information, and using the modified refractivity model and objective function, determine the tropospheric waveguide refractive correction. The method and apparatus can improve the accuracy of the corrected tropospheric waveguide corrected refractive index profile.

【技術實現步驟摘要】
一種基于雷達海雜波的對流層波導反演方法和裝置
本申請涉及信息與通信
，更具體的說是涉及一種基于雷達海雜波的對流層波導反演方法和裝置。
技術介紹
對流層波導對無線通信以及雷達系統有很大影響，如降低無線電系統的性能；導致雷達探測失敗等。而高濕地區更是對流層波導的高發區域，如，海面上的對流層波導。目前，利用雷達海雜波反演對流層波導(RFC，refractivityfromclutter)是當前國內外研究熱點。RFC是通過建立電波傳播拋物方程模型，計算得到不同大氣修正折射率條件下的雷達海雜波功率，將其與實際接收到的雷達海雜波功率進行擬合，最終輸出滿足要求的對流層波導修正折射率分布。然而由反演過程受到雷達參數、環境參數等多種因素影響，導致最終反演出的對流層波導的修正折射率的準確性低。
技術實現思路
有鑒于此，本申請提供了一種基于雷達海雜波的對流層波導反演方法和裝置，以提高反演出的對流層波導修正折射率分布的準確性。為實現上述目的，本申請提供如下技術方案：一種基于雷達海雜波的對流層波導反演方法，包括：獲取雷達發射參數以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息，其中，所述海雜波信息至少包括所述海雜波的傳播距離以及海雜波傳播方式信息；基于所述海雜波的傳播方式信息，預估所述海雜波傳播所經波導的波導類型；根據預置的波導類型與修正折射率模型的對應關系，選取所述波導類型對應的目標修正折射率模型；從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數；基于所述雷達發射參數以及海雜波信息，并利用所述目標修正折射率模型和所述目標函數，確定出所述對流層波導的修正折射率分布，其中，所述目標函數中的海雜波功率理論計算函數是基于所述目標修正折射率模型計算出的修正折射率，來計算所述海雜波的海雜波功率的。優選的，所述從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數，包括：當所述海雜波的傳播距離小于預設距離時，將所述目標函數集合中的第一目標函數作為所述目標函數；當所述傳播距離大于或等于所述預設距離時，將所述目標函數集合中的第二目標函數作為所述目標函數；其中，所述第一目標函數與所述第二目標函數不同；第一目標函數中假設掠射角隨所述傳播距離的變化對歸一化雷達散射截面無影響，并將所述歸一化雷達散射截面設置為預設常數。優選的，當預估出所述海雜波為經表面波導傳播的海雜波時，所述雷達發射信息包括：雷達系統的天線高度；則在從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數之前，還包括：獲取表面波導大氣修正折射率剖面模型的基礎層底高；計算所述雷達系統的天線高度與所述基礎層底高之間的比值；則所述從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數，包括：當所述比值小于預設閾值，且所述海雜波的傳播距離小于預設距離時，則將所述目標函數集合中的第一目標函數作為所述目標函數；當所述比值小于所述預設閾值，且所述海雜波的傳播距離大于所述預設距離時，則將所述目標函數集合中的第二目標函數作為所述目標函數；當所述比值大于所述預設閾值時，則將所述目標函數集合中的第一目標函數作為所述目標函數；其中，所述第一目標函數與所述第二目標函數不同；第一目標函數中假設掠射角隨所述傳播距離的變化對歸一化雷達散射截面無影響，將所述歸一化雷達散射截面設置為預設常數。優選的，所述第一目標函數為：min|Pc(r)-Pobs(r)|2；其中，Pobs(r)為在傳播距離r處的實測海雜波功率；Pc(r)為在所述傳播距離r所述海雜波的海雜波功率理論計算值，且其計算公式為：其中，其中，為所述海雜波傳播路徑上所有海雜波的實測功率的均值，為所述海雜波傳播路徑上所有P′c(dB)理論計算值的均值；Pt為雷達發射功率，G為雷達系統的天線增益，λ為雷達頻率對應的波長，Ls為所述雷達系統的總損耗，θB為所述雷達系統中天線3dB波束寬度，τ為所述雷達發射的脈沖寬度；F(r)為在所述傳播距離r處的傳播因子；c為自由空間光速，取為3×108m/s；θ為所述海雜波在所述傳播距離r處對應的掠射角，且secθ取值為1；所述第二目標函數為：min|Pc(r)-Pobs(r)|2；其中，Pobs(r)為在傳播距離r處的實測海雜波功率；Pc(r)為在所述傳播距離r處的海雜波功率的理論計算值，且其中，Pt為雷達發射功率，G為雷達系統的天線增益，λ為雷達頻率對應的波長，Ls為所述雷達系統的總損耗，θB為所述雷達系統中天線3dB波束寬度，τ為雷達發射的脈沖寬度；F(r)為在所述傳播距離r處的傳播因子；c為自由空間光速，取為3×108m/s；θ為所述海雜波在所述傳播距離r處對應的掠射角，且secθ取值為1；其中，所述傳播距離r處的掠射角θ為采用曲面波譜的譜功率估計法，并基于優化方法對譜功率進行優化得到譜功率最大時所對應的角度；σ0為所述傳播距離處的歸一化雷達散射截面，其計算公式為：其中，σ0,GIT(r,θ)為利用喬治亞洲學院GIT模型計算得到的在所述傳播距離r處的海表面歸一化散射截面，F4std(r′)是在標準大氣條件下相同掠射角θ對應距離r′上計算得到的雙程傳播因子；其中，ae為等效地球半徑，ht為發射天線海拔高度。優選的，所述基于所述雷達發射參數以及海雜波信息，并利用所述目標修正折射率模型和所述目標函數，確定出所述對流層波導的修正折射率分布，包括：為所述目標修正折射率模型分配優化參數值；基于所述雷達發射參數、所述海雜波信息以及所述目標修正折射率模型的優化參數值，并結合所述目標函數進行優化計算，當優化計算結果不是最優時，重新為所述目標修正折射率模型分配優化參數值，直至確定出最優值，并將所述最優值確定為所述對流層波導的修正折射率分布。另一方面，本申請實施例提供了一種基于雷達海雜波的對流層波導反演裝置，包括：信息獲取單元，用于獲取雷達發射參數以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息，其中，所述海雜波信息至少包括所述海雜波的傳播距離以及海雜波傳播方式信息；類型預估單元，基于所述海雜波的傳播方式信息，預估所述海雜波傳播所經波導的波導類型；模型選取單元，用于根據所述類型預估單元預估出的波導類型，并結合預置的波導類型與修正折射率模型的對應關系，選取所述波導類型對應的目標修正折射率模型；函數選取單元，用于從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數；反演優化單元，用于基于所述雷達發射參數以及海雜波信息，并利用所述目標修正折射率模型和所述目標函數，確定出所述對流層波導的修正折射率分布，其中，所述目標函數中的海雜波功率理論計算函數是基于所述目標修正折射率模型計算出的修正折射率，來計算所述海雜波的海雜波功率。優選的，所述函數選取單元，包括：第一函數選取單元，用于當所述海雜波的傳播距離小于預設距離時，將所述目標函數集合中的第一目標函數作為所述目標函數；其中，第一目標函數中假設掠射角隨所述傳播距離的變化對歸一化雷達散射截面無影響，并將所述歸一化雷達散射截面設置為預設常數。第二函數選取單元，用于當所述傳播距離大于或等于所述預設距離時，將所述目標函數集本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于雷達海雜波的對流層波導反演方法，其特征在于，包括：獲取雷達發射參數以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息，其中，所述海雜波信息至少包括所述海雜波的傳播距離以及海雜波傳播方式信息；基于所述海雜波的傳播方式信息，預估所述海雜波傳播所經波導的波導類型；根據預置的波導類型與修正折射率模型的對應關系，選取所述波導類型對應的目標修正折射率模型；從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數；基于所述雷達發射參數以及海雜波信息，并利用所述目標修正折射率模型和所述目標函數，確定出所述對流層波導的修正折射率分布，其中，所述目標函數中的海雜波功率理論計算函數是基于所述目標修正折射率模型計算出的修正折射率，來計算所述海雜波的海雜波功率的。

【技術特征摘要】
1.一種基于雷達海雜波的對流層波導反演方法，其特征在于，包括：獲取雷達發射參數以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息，其中，所述海雜波信息至少包括所述海雜波的傳播距離以及海雜波傳播方式信息；基于所述海雜波的傳播方式信息，預估所述海雜波傳播所經波導的波導類型；根據預置的波導類型與修正折射率模型的對應關系，選取所述波導類型對應的目標修正折射率模型；從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數；基于所述雷達發射參數以及海雜波信息，并利用所述目標修正折射率模型和所述目標函數，確定出所述對流層波導的修正折射率分布，其中，所述目標函數中的海雜波功率理論計算函數是基于所述目標修正折射率模型計算出的修正折射率，來計算所述海雜波的海雜波功率的。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數，包括：當所述海雜波的傳播距離小于預設距離時，將所述目標函數集合中的第一目標函數作為所述目標函數；當所述傳播距離大于或等于所述預設距離時，將所述目標函數集合中的第二目標函數作為所述目標函數；其中，所述第一目標函數與所述第二目標函數不同；第一目標函數中假設掠射角隨所述傳播距離的變化對歸一化雷達散射截面無影響，并將所述歸一化雷達散射截面設置為預設常數。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當預估出所述海雜波為經表面波導傳播的海雜波時，所述雷達發射信息包括：雷達系統的天線高度；則在從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數之前，還包括：獲取表面波導大氣修正折射率剖面模型的基礎層底高；計算所述雷達系統的天線高度與所述基礎層底高之間的比值；則所述從預置的用于反演對流層波導的目標函數集合中，選取與所述波導類型和所述海雜波信息對應的目標函數，包括：當所述比值小于預設閾值，且所述海雜波的傳播距離小于預設距離時，則將所述目標函數集合中的第一目標函數作為所述目標函數；當所述比值小于所述預設閾值，且所述海雜波的傳播距離大于所述預設距離時，則將所述目標函數集合中的第二目標函數作為所述目標函數；當所述比值大于所述預設閾值時，則將所述目標函數集合中的第一目標函數作為所述目標函數；其中，所述第一目標函數與所述第二目標函數不同；第一目標函數中假設掠射角隨所述傳播距離的變化對歸一化雷達散射截面無影響，將所述歸一化雷達散射截面設置為預設常數。4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第一目標函數為：min|Pc(r)-Pobs(r)|2；其中，Pobs(r)為在傳播距離r處的實測海雜波功率；Pc(r)為在所述傳播距離r所述海雜波的海雜波功率理論計算值，且其計算公式為：其中，其中，為所述海雜波傳播路徑上所有海雜波的實測功率的均值，為所述海雜波傳播路徑上所有Pc′(dB)理論計算值的均值；Pt為雷達發射功率，G為雷達系統的天線增益，λ為雷達頻率對應的波長，Ls為所述雷達系統的總損耗，θB為所述雷達系統中天線3dB波束寬度，τ為所述雷達發射的脈沖寬度；F(r)為在所述傳播距離r處的傳播因子；c為自由空間光速，取為3×108m/s；θ為所述海雜波在所述傳播距離r處對應的掠射角，且secθ取值為1；所述第二目標函數為：min|Pc(r)-Pobs(r)|2；其中，Pobs(r)為在傳播距離r處的實測海雜波功率；Pc(r)為在所述傳播距離r處的海雜波功率的理論計算值，且其中，Pt為雷達發射功率，G為雷達系統的天線增益，λ為雷達頻率對應的波長，Ls為所述雷達系統的總損耗，θB為所述雷達系統中天線3dB波束寬度，τ為雷達發射的脈沖寬度；F(r)為在所述傳播距離r處的傳播因子；c為自由空間光速，取為3×108m/s；θ為所述海雜波在所述傳播距離r處對應的掠射角，且secθ取值為1；其中，所述傳播距離r處的掠射角θ為采用曲面波譜的譜功率估計法，并基于優化方法對譜功率進行優化得到譜功率最大時所對應的角度；σ0為所述傳播距離處的歸一化雷達散射截面，其計算公式為：其中，σ0,GIT(r,θ)為利用喬治亞洲學院GIT模型計算得到的在所述傳播距離r處的海表面歸一化散射截面，F4std(r′)是在標準大氣條件下相同掠射角θ對應距離r′上計算得到的雙程傳播因子；其中，ae為等效地球半徑，ht為發射天線海拔高度。5.根據權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述基于所述雷達發射參數以及海雜波信息，并利用所述目標修正折射率模型和所述目標函數，確定出所述對流層波導的修正折射率分布，包括：為所述目標修正折射率模型分配優化參數值；基于所述雷達發射參數、所述海雜波信息以及所述目標修正折射率模型的優化參數值，并結合所述目標函數進行優化計算，當優化計算結果不是最優時，重新為所述目標修正折射率模型分配優化參數值，直至確定出最優值，并將所述最優值確定為所述對流層波導的修正折射率分布。6.一種基于雷達...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜曉燕，張秀鋼，鄭磊，衛佩佩，李崇，劉懷興，馬圣華，呼欣瑋，
申請(專利權)人：中國人民解放軍信息工程大學，
類型：發明
國別省市：河南,41