專利名稱：一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法
技術領域：
本發(fā)明屬于雷達系統(tǒng)仿真領域，具體涉及一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法。

背景技術：
雷達對目標進行探測時，雷達信號的散射是主要的物理現象，它包括目標信號和雜波兩個方面。對于一種給定的物體，根據雷達的功能不同，它的散射信號可以屬于目標信號，也可以屬于雜波。地面上物體的散射信號對于防空雷達是雜波，對地面測繪雷達則是目標信號；云、雨回波對于氣象雷達是目標信號，而對于其它雷達則是雜波。因此，我們常常將雷達在所處環(huán)境中接收到的不感興趣的回波稱作雜波。
早期雷達屬于非相參雷達，其回波中的雜波為非相參雜波，這種非相參雷達僅用到回波信號的幅度信息，沒有用到相位信息。為了獲得更多的信息，相參雷達開始被廣泛應用，其雜波為相參雷達雜波。非相參雜波是檢波后得到的非相參雜波幅度包絡，不含相位信息，可以用實的隨機過程來描述，而相參雜波含有相位信息，因此需要用相參隨機過程來描述。對于雷達視頻信號模擬來說，由于包含正交兩路信號，因而所模擬的雜波必須是相參形式的雷達雜波。雷達雜波模擬的實質是產生一定相關函數和幅度的概率分布的相關隨機過程。目前所用的統(tǒng)計模型方法主要有以下兩種 (一).零記憶非線性變換法，這種方法應用在實雜波的仿真上，參見文獻L.James Marier，Jr.“Correlated K-Distributed Clutter Generation for Radar Detectionand Track”，IEEE Transation on aerospace and electronic systems，1995，pp598-580(雷達檢測與跟蹤中相關K分布雜波的產生)。對于相參相參雜波的仿真方面，目前的方法只是在幅度序列上直接附加一個均勻的相位，參見文獻E.Conte，M.Longo，“On a coherent model for log-normal clutter”.IEE Proc.F，1987，134，(2)，pp 198-200(對數正態(tài)分布相參模型)，這種方法得到的相參相參雜波的功率譜密度函數，當相位不為常值時結果不準確。有的是經過了復雜的非線性變換，參見文獻Gang Li，Kai-Bor Yu.“Modelling and simulation ofcoherent Weibull clutter”IEE PROCEEDINGS，Vol.136，Pt.F，No.1，FEBRUARY1989，pp2-12.(相參韋伯爾分布雜波的建模與仿真)，此方法變換復雜，計算量大，且不適用于像K分布這樣變換復雜，輸入輸出自相關函數關系式復雜的分布。
(二).球不變隨機過程法，參見文獻E.Conte，and M.Longo，“Characterisationof radar clutter as a spherically invariant random process”.IEE Proc.F，1987，134，(2)，pp191-197(以球不變法產生雷達雜波特性)，所述方法產生相參雜波的相關函數僅是近似，并不準確，只能產生出概率密度函數形式為瑞利分布簇的序列，不能產生出對數正態(tài)分布序列。


發(fā)明內容
為了解決現有利用非高斯相參雜波模擬方法產生雜波過程中計算量大及產生的雜波不準確的問題，提出一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法。
本發(fā)明所述一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，其具體步驟為 第一步將相參雜波u+jv表示成Aejφ，其中A為幅度，φ為相位，幅度A與ejφ是獨立的； 第二步根據預先給定幅度A的自相關函數rA(k)，以非相參的雜波產生方法產生概率密度函數fA(a)的幅度序列A； 第三步根據給定的相參雜波的自相關函數ruu(k)-jruv(k)和第二步給定的幅度的自相關函數rA(k)，計算ejφ的自相關函數rcc(k)-jrcs(k)，并根據推導出的相位輸入輸出自相關函數的關系式，用零記憶非線性變換法產生序列ejφ＝c+js； 其中ruu(k)為u的自相關函數，ruv(k)為u，v的互相關函數，N為序列總點數，rcc(k)為c的自相關函數，rcs(k)為c，s的互相關函數，k為序列點數，k＝1，2，…，N； 第四步將第二步獲得的幅度序列A與第三步獲得的序列ejφ相乘，控制產生相參雜波Aejφ。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明所述的方法是一種通用的非高斯相參雜波的產生方法，它可以分別控制幅度與相位的自相關函數獲得相參雜波序列Aejφ，相對于復雜的非線性變換，計算量小，能更快更準確的產生概率密度函數和功率譜密度函數的相參雜波，產生的相參雜波序列可用于相參雷達的雜波抑制算法的驗證、選擇或改進，也可用于雷達檢測性能和雷達系統(tǒng)性能的分析評估。



圖1是第三步中相位的非線性變換的輸入的自相關系數實部與輸出的自相關系數實部的關系圖，其中橫坐標表示輸入的自相關系數，縱坐標表示輸出的自相關系數，μ＝rxy/rxx。
圖2是零記憶非線性變換法的流程圖，用于產生雜波的幅度和相位序列。圖中Z(k)為白高斯序列，H(k)為線性系統(tǒng)，Y(k)為相關高斯序列，X(k)為功率譜密度和幅度的概率密度函數的復雜波序列，其中的非線性變換根據概率密度函數來得到。

具體實施例方式 本實施方式所述的一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，其具體步驟為 第一步將相參雜波u+jv表示成Aejφ，其中A為幅度，φ為相位，幅度A與ejφ是獨立的； 第二步根據預先給定幅度A的自相關函數rA(k)，以非相參的雜波產生方法產生概率密度函數fA(a)的幅度序列A； 第三步根據給定的相參雜波的自相關函數ruu(k)-jruv(k)和第二步給定的幅度的自相關函數rA(k)，計算ejφ的自相關函數rcc(k)-jrcs(k)，并根據推導出的相位輸入輸出自相關函數的關系式，用零記憶非線性變換法產生相位的序列ejφ＝c+js； 其中ruu(k)為u的自相關函數，ruv(k)為u，v的互相關函數，N為序列總點數，rcc(k)為c的自相關函數，rcs(k)為c，s的互相關函數，k為序列點數，k＝1，2，…，N； 第四步將第二步獲得的幅度序列A與第三步獲得的序列ejφ相乘，控制產生的相參雜波Aejφ。
本實施方式的第一步中的幅度與相位是彼此獨立的過程，將產生非相參雜波的零記憶非線性變換法擴展到相參雜波的產生上，在非相參雜波的幅度A上附加了一個獨立的相位φ，則產生的雜波為 w＝u+jv＝Aexp[jφ] w的均值為 E[w]＝E{Aexp[jφ]}＝E[A]E{exp[jφ]} 當φ在
上均勻分布時為零。
本實施方式的第二步中所述的根據預先給定的幅度A的自相關函數是任意給定的實數序列；第二步中所述的非相參的雜波的產生方法是零記憶非線性變換法； 本實施方式的第三步中獲得的序列ejφ＝c+js中的此時輸入的高斯序列為g＝x+jy。
第三步中計算相位的輸入輸出自相關函數的關系式的過程為根據給定的相參雜波的自相關函數ruu(k)-jruv(k)和給定幅度的自相關函數rA(k)得出以下公式 公式一 ruu(k)-jruv(k)＝rA(k)[rcc(k)-jrcs(k)]， 由高斯序列g＝x+jy的自相關函數rxx(k)-jrxy(k)和ejφ＝c+js的自相關函數rcc(k)-jrcs(k)計算自相關函數的關系式，得到當k≠0時 公式二 公式三 其中2F1(·)是高斯超幾何函數， 由公式一、二、三合并獲得輸入輸出自相關函數的關系式為 本實施方式所述的方法，可以推廣到所有非高斯的相參雜波的產生，本實施方式所產生的相參雜波序列，可以應用于相參雷達的信號檢測、雜波抑制算法檢驗、雜波相消處理器的設計、MTI和脈沖多普勒濾波器的設計等，也可應用于設備性能評價、去噪成像、電子對抗、電子干擾等。本實施方式所述的方法可以應用于雷達系統(tǒng)仿真領域。
權利要求
1、一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，其特征在于它的具體步驟為
第一步將相參雜波u+jv表示成Aejφ，其中A為幅度，φ為相位，幅度A與ejφ是獨立的；
第二步根據預先給定幅度A的自相關函數rA(k)，以非相參的雜波產生方法產生概率密度函數fA(a)的幅度序列A；
第三步根據給定的相參雜波的自相關函數ruu(k)-jruv(k)和第二步給定的幅度的自相關函數rA(k)，計算ejφ的自相關函數rcc(k)-jrcs(k)，并根據推導出的相位輸入輸出自相關函數的關系式，用零記憶非線性變換法產生ejφ＝c+js；
其中ruu(k)為u的自相關函數，ruv(k)為u，v的互相關函數，N為序列總點數，rcc(k)為c的自相關函數，rcs(k)為c，s的互相關函數，k為序列點數，k＝1，2，…，N；
第四步將第二步獲得的幅度序列A與第三步獲得的ejφ相乘，控制產生相參雜波Aejφ。
2、根據權利要求1所述的一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，其特征在于第一步中設幅度與ejφ是彼此獨立的過程，將產生非相參雜波的零記憶非線性變換法擴展到相參雜波的產生上，在非相參雜波的幅度A上附加了一個獨立的相位φ，則產生的雜波為
w＝u+jv＝Aexp[jφ]
w的均值為
E[w]＝E{Aexp[jφ]}＝E[A]E{exp[jφ]}
當φ在
上均勻分布時為零。
3、根據權利要求1所述的一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，其特征在于在第二步中所述的預先給定的幅度A的自相關函數是任意給定的實數序列。
4、根據權利要求1所述的一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，其特征在于第二步中所述的非相參的雜波的產生方法是零記憶非線性變換法。
5、根據權利要求1所述的一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，其特征在于第三步中獲得ejφ＝c+js中的
此時輸入的高斯序列為g＝x+jy。
6、根據權利要求1或3所述的一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，其特征在于第三步中計算相位的輸入輸出自相關函數的關系式的過程為根據給定的相參雜波的自相關函數ruu(k)-jruv(k)和給定幅度的自相關函數rA(k)得出以下公式
公式一
ruu(k)-jruv(k)＝rA(k)[rcc(k)-jrcs(k)]，
由高斯序列g＝x+jy的自相關函數rxx(k)-jrxy(k)和ejφ＝c+js的自相關函數rcc(k)-jrcs(k)計算自相關函數的關系式，得到當k≠0時
公式二
公式三
其中2F1(·)是高斯超幾何函數，
由公式一、二、三合并獲得輸入輸出自相關函數的關系式為
全文摘要
一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法，涉及雷達系統(tǒng)仿真領域。它解決了現有利用非高斯相參雜波模擬方法產生雜波過程中計算量大及產生雜波不準確的問題，提出一種基于幅度相位獨立控制的相參雜波的產生方法。所述方法的步驟為將相參雜波u+jv表示成Aejφ，其中A為幅度，φ為相位；根據選定幅度A的自相關函數rA(k)，以非相參的雜波產生方法產生概率密度函數fA(a)的幅度序列A；根據相參雜波的自相關函數ruu(k)-jruv(k)及給定的幅度的自相關函數，計算ejφ的自相關函數rcc(k)-jrcs(k)，根據推導出的ejφ輸入輸出自相關函數的關系式，用零記憶非線性變換法產生ejφ；將A與ejφ相乘，控制產生的相參雜波Aejφ。本發(fā)明能夠應用于雷達系統(tǒng)仿真領域。
文檔編號G01S7/02GK101526610SQ20091007171
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權日2009年4月3日
發(fā)明者謝俊好, 趙佳博 申請人:哈爾濱工業(yè)大學