一種基于導(dǎo)彈運動參數(shù)的末制導(dǎo)前視雷達回波模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種末制導(dǎo)前視雷達回波模擬方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在導(dǎo)彈飛行末端接近攻擊目標(biāo)時，導(dǎo)彈處于俯沖狀態(tài)，實時獲取導(dǎo)彈正前方攻擊 目標(biāo)位置信息和攻擊目標(biāo)附近環(huán)境，對導(dǎo)彈精確打擊目標(biāo)起著尤為重要的作用。傳統(tǒng)的正 側(cè)視單基SAR和斜前視DBS技術(shù)都不能對導(dǎo)彈正前方成像，然而前視雷達方位向回波信號 為目標(biāo)散射特性和天線方向圖的卷積的結(jié)果，可以通過對雷達方位向回波信號反解卷積， 恢復(fù)目標(biāo)的方位角度信息，距離上則通過距離脈沖壓縮技術(shù)來實現(xiàn)目標(biāo)距離維的高分辨。 因此，利用末制導(dǎo)前視雷達獲取的攻擊目標(biāo)方位角度信息和彈目距離，可以實現(xiàn)導(dǎo)彈俯沖 狀態(tài)下對地面靜止或移動目標(biāo)的精確定位和精確打擊。
[0003] 模擬末制導(dǎo)前視雷達回波信號，對評價末制導(dǎo)前視雷達成像算法、研究攻擊目標(biāo) 的散射特性效應(yīng)、設(shè)計雷達參數(shù)和導(dǎo)彈運動參數(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。由于導(dǎo)彈攻擊目標(biāo) 時，處于俯沖姿態(tài)，導(dǎo)彈與目標(biāo)近似在一條直線上，彈載前視雷達的照射區(qū)域也位于導(dǎo)彈的 正前方，并且前視雷達的成像方法與傳統(tǒng)的SAR和DBS技術(shù)成像方法不同，因而導(dǎo)致彈載前 視雷達的回波模型與常見的正側(cè)視單基SAR、雙基前視SAR、斜前視DBS等雷達的回波模型 也有著很大的不同。文獻"Atime-domainrawsignalsimulatorforinterferometric SAR"（IEEEtransactionsongeoscienceandremotesensing, 2004,V. 42,NO. 9,pp 1811 - 1817)利用時域的方法來模擬生成星載干涉SAR的回波信號；文獻"Arawsignal simulatorforbistaticSAR"（ChineseJournalofAeronautics, 2009,V.22,pp 434 - 443)采用了二維頻域快速傅里葉變換來生成雙基SAR的回波信號；文獻"Motion platformforward-lookingreal-beamradarechomodeling"（Processdingsof 2011IEEECIEinternationalconferenceonradar,Vol. 2:1370 -1373)建立了運動平臺 前視實波束雷達的回波模型。然而現(xiàn)有SAR回波生成方法或者已有的前視雷達回波模型， 不能直接應(yīng)用于模擬末制導(dǎo)前視雷達的回波生成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是針對已有的回波信號生成方法難以直接應(yīng)用于末制導(dǎo)前視雷達的回波 信號生成，提出一種基于導(dǎo)彈運動參數(shù)的末制導(dǎo)前視雷達回波模擬生成方法，利用導(dǎo)彈的 運動軌跡參數(shù)，模擬生成地面散射點的回波距離歷史，通過先求解雷達照射地面區(qū)域中所 有散射點的雷達回波矩陣，再將所有散射點的雷達回波矩陣相加，獲得整個雷達照射場景 的的回波矩陣，模擬了末制導(dǎo)前視雷達的回波生成。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于導(dǎo)彈運動參數(shù)的末制導(dǎo)前視雷達回波模擬方法， 具體包括以下步驟：
[0006] S1 :根據(jù)彈載雷達參數(shù)，將導(dǎo)彈運動參數(shù)的采樣周期插值為脈沖重復(fù)周期，得到插 值后的導(dǎo)彈三維位置坐標(biāo)向量；
[0007] S2:在彈載雷達照射的地面區(qū)域內(nèi)設(shè)置地面散射點，根據(jù)散射點的位置信息和導(dǎo) 彈的運動參數(shù)，計算出散射點的斜距歷史；
[0008] S3:由散射點的斜距歷史、雷達脈沖時寬，計算出散射點回波距離向時域濾波器和 散射點的相位信息；
[0009] S4 :由散射點的方位角度信息和雷達天線方向圖，構(gòu)造出散射點回波方位向時域 濾波器；
[0010] S5:將散射點的散射系數(shù)乘以散射點相位矩陣、散射點回波距離向時域濾波器和 散射點回波方位向時域濾波器，得到該散射點的回波矩陣。
[0011] 進一步地，所述步驟S2包括以下分步驟：
[0012] S21 :設(shè)置彈載雷達照射場景的散射點矩陣，根據(jù)設(shè)置的散射點矩陣和彈載雷達參 數(shù)，求解出散射點矩陣對應(yīng)的距離向時間矩陣和方位向時間矩陣；
[0013] S22 :從步驟S1中的導(dǎo)彈三維位置坐標(biāo)向量中，截取與步驟S21中彈載雷達掃描 完彈載雷達照射的地面區(qū)域?qū)?yīng)的導(dǎo)彈三維位置坐標(biāo)向量，從散射點矩陣中取出一個散射 點，再利用散射點的位置信息和截取后的導(dǎo)彈三維坐標(biāo)向量，求解出散射點的斜距歷史矩 陣。
[0014] 進一步地，所述步驟S3包括以下分步驟：
[0015]S31:根據(jù)S22中的散射點的斜距歷史矩陣和雷達發(fā)射的脈沖信號，得到雷達照射 到散射點后返回的延時矩陣和相位矩陣；
[0016] S32 :利用步驟S21中距離向時間矩陣和步驟S31中的延時矩陣，求解出散射點回 波距離維濾波器矩陣。
[0017] 更進一步地，所述距離維濾波器矩陣匕(隊，Na)中任一元素值FJ隊，NJ 的求 解方法如下：
[0018]
[0019] 其中，隊為雷達回波距離向采樣點，Na為雷達回波方位向采樣點，Rt(N"Na)為距離 時間矩陣，Td(H)為延時矩陣，?；為雷達脈沖時寬，row為矩陣的行索引號，col為矩陣的 列索引號。
[0020] 進一步地，所述步驟S5包括以下分步驟：
[0021 ] S51 :將散射點的散射系數(shù)、步驟S31中散射點的相位矩陣、步驟S32中的散射點距 離維濾波器矩陣和步驟S4中的散射點方位向濾波器矩陣相乘，得到散射點最后的回波矩 陣；
[0022] S52 :重復(fù)步驟S22至步驟S51，得到雷達照射的地面區(qū)域中所有散射點的回波矩 陣，再將所有散射點的回波矩陣相加，得到雷達照射的地面區(qū)域場景的回波矩陣。
[0023] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種基于導(dǎo)彈運動參數(shù)的末制導(dǎo)前視雷達回波模 擬方法，首先根據(jù)彈載雷達參數(shù)，將導(dǎo)彈運動參數(shù)的采樣周期插值為脈沖重復(fù)周期；然后在 彈載雷達照射的地面區(qū)域內(nèi)設(shè)置地面散射點，根據(jù)散射點的位置信息和導(dǎo)彈的運動參數(shù)， 得散射點的斜距歷史；再由散射點的斜距歷史、雷達脈沖時寬，得到散射點回波距離向時域 濾波器和散射點的相位信息，由散射點的方位角度信息和雷達天線方向圖，構(gòu)造散射點回 波方位向時域濾波器；最后根據(jù)散射點的散射系數(shù)、散射點相位信息、散射點回波距離向時 域濾波器和散射點回波方位向時域濾波器，得該散射點的回波信息，利用時域相干疊加方 法獲得整個雷達照射場景的回波信息。本發(fā)明利用導(dǎo)彈的運動參數(shù)，模擬了彈載前視雷達 回波信號，為導(dǎo)彈運動參數(shù)設(shè)計和彈載雷達參數(shù)設(shè)計提供了依據(jù)。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明末制導(dǎo)前視雷達成像幾何模型。
[0025] 圖2是本發(fā)明提供的方法的流程圖。
[0026] 圖3是本發(fā)明具體實施例中導(dǎo)彈運動軌跡三維坐標(biāo)。
[0027] 圖4是本發(fā)明具體實施例中9個散射點的地面分布。
[0028] 圖5是本發(fā)明具體實施例中雷達天線方向圖。
[0029] 圖6是本發(fā)明具體實施例中9個散射點的二維時域回波。
[0030] 圖7是本發(fā)明具體實施例中9個散射點經(jīng)脈沖壓縮處理后的結(jié)果。
[0031] 圖8是本發(fā)明具體實施例中9個散射點經(jīng)距離走動校正處理后的結(jié)果。
[0032] 圖9是本發(fā)明具體實施例中9個散射點經(jīng)反卷積處理后的結(jié)果。
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所提出的方法做進一步的描述。
[0034] 本發(fā)明具體實例中采用的末制導(dǎo)前視雷達成像幾何模型如圖1所示，攻擊目標(biāo)為 三維坐標(biāo)的坐標(biāo)原點，x〇y平面位于水平地面，Z軸垂直于水平地面；具體實例的雷達參數(shù) 如表1所示。
[0035]

[0036] 如圖2所示為本發(fā)明方案的流程圖，具體包括以下步驟：
[0037] S1 :根據(jù)彈載雷達參數(shù)，將導(dǎo)彈運動參數(shù)的采樣周期插值為脈沖重復(fù)周期，得到插 值后的導(dǎo)彈三維位置坐標(biāo)向量；
[0038] 讀取導(dǎo)彈運動參數(shù)，利用三次樣條插值法，將導(dǎo)彈運動參數(shù)的采樣周期變換為前 視雷達的脈沖重復(fù)周期prt，插值后的導(dǎo)彈三維位置坐標(biāo)向量記為，導(dǎo)彈的三維 位置運動軌跡如圖3所示。
[0039] S2:在彈載雷達照射的地面區(qū)域內(nèi)設(shè)置地面散射點，根據(jù)散射點的位置信息和導(dǎo) 彈的運動參數(shù)，計算出散射點的斜距歷史；
[0040] 所述步驟S2包括以下分步驟：
[0041] S21 :設(shè)置雷達照射場景的散射點矩陣，根據(jù)設(shè)置的散射點矩陣和彈載雷達參數(shù)， 求解出散射點矩陣對應(yīng)的距離向時間矩陣和方位向時間矩陣；
[0042] 按照如圖4所示，在xoy平面上設(shè)置9個散射點，9個散射點的散射系數(shù)都為1，記 為〇 ，地面場景方位向總點數(shù)為凡點，且Nx= 3,地面場景距離向總點數(shù)為Ny 點，且Ny= 3,9個散射點的方位角度和坐標(biāo)在圖5中已標(biāo)出，方位向角度向量記為， 對應(yīng)的方位時間向量為忍（/乂.；)，散射系數(shù)矩陣。（化乂'^^中第"列向量的方位角度大 小為中的第Xn個元素方位時間為的第Xn個元素x為 地面方位向坐標(biāo)，y為地面距離坐標(biāo)，地面場景對應(yīng)的斜距范圍為R_= 4500米，R_ = 5500米。通過散射系數(shù)矩陣σ(Nx，Ny)(x^Q)和雷達參數(shù)，求解出距離向時間矩陣Rt (隊，Na) 和方位向時間矩陣At(H)，其中隊為雷達回波距離向采樣點，Na為雷達回波方位向采 樣點，距離向時間矩陣Rt (Nr，NJ的每一列向量都為^ (X)，^ (%)的第m個元素為 ^(乂),"，方位向時間矩陣At(Nr，Na)的每一行向量都為1.(%)的第η個元素 為焉)《、4,(^?),、隊和^求解表達式如下：
[0046] Nr=ceil((2X(Rnax-Rnin)/Vc+2XTr)/