一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法和装置制造方法及图纸

本申请提供了一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法和装置，该方法包括：获取雷达发射参数以及待分析海杂波传播路径上的海杂波信息，其中，海杂波信息至少包括海杂波的传播距离以及海杂波传播方式信息；当根据海杂波传播方式信息确定海杂波为经表面波导传播的海杂波时，从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在该传播距离处的海杂波功率的目标计算模型；根据雷达发射参数以及海杂波信息，并采用所述目标计算模型，计算海杂波在该传播距离处的海杂波功率，该方法和装置可以降低海杂波理论计算值所存在的偏差，从而可以提高确定出的表面波导修正折射率剖面的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及信息与通信
，更具体的说是涉及一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法和装置。
技术介绍
对流层波导对无线通信以及雷达系统有很大影响，如降低无线电系统的性能；导致雷达探测失败等。而高湿地区更是对流层波导的高发区域，如，海面上的对流层波导。海面上的对流层波导包括：蒸发波导、表面波导和悬空波导。其中，表面波导既可能发生在海洋环境中，也可能发生在陆地环境中。同时，研究发现表面波导的世界平均发生概率约为15％，而波斯湾的表面波导发生概率高达50％。因此，探测海面上的表面波导具有重要意义。目前，利用雷达海杂波反演表面波导等对流层波导(RFC，refractivityfromclutter)是当前国内外研究热点。RFC是通过建立电波传播抛物方程模型，计算得到不同修正折射率条件下的雷达海杂波功率，将其与实际接收到的雷达海杂波功率进行拟合，最终输出满足要求的表面波导修正折射率剖面。然而基于RFC反演表面波导的过程中，雷达海杂波功率的计算结果会受到雷达参数、环境参数等多种因素影响，从而使得计算出的雷达海杂波功率存在偏差，进而影响到表面波导修正折射率剖面的准确性。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法和装置，以降低海杂波理论计算值所存在的偏差，进而提高确定出的表面波导修正折射率剖面的准确性。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法，包括：获取雷达发射参数以及待分析海杂波传播路径上的海杂波信息，其中，所述海杂波信息至少包括所述海杂波的传播距离以及海杂波传播方式信息；当根据所述海杂波传播方式信息确定所述海杂波为经表面波导传播的海杂波时，从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型；根据所述雷达发射参数以及所述海杂波信息，并采用所述目标计算模型，计算所述海杂波在所述传播距离处的海杂波功率。优选的，所述从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型，包括：当所述传播距离小于预设距离时，将所述海杂波功率计算模型集合中的第一计算模型作为所述目标计算模型；当所述传播距离大于或等于所述预设距离时，将所述海杂波功率计算模型集合中的第二计算模型作为所述目标计算模型；其中，所述第一计算模型与所述第二计算模型不同；第一计算模型中假设掠射角随所述传播距离的变化对所述归一化雷达散射截面无影响，将所述将归一化雷达散射截面设置为预设常数。优选的，所述海杂波信息中还包括：所述海杂波在所述传播距离处的海杂波高度；所述雷达发射信息包括：雷达系统的天线高度；则在所述从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型之前，还包括：计算雷达系统的天线高度与所述海杂波高度之间的比值；则所述从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型，包括：根据所述比值与预设阈值的差值，从预置的海杂波计算模型集合中，匹配出与所述比值对应的，且用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型。优选的，所述根据所述比值与所述阈值的差值，从预置的海杂波功率计算模型集合中，匹配出与所述比值对应的，且用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型，包括：当所述比值小于所述预设阈值，且所述传播距离小于预设距离时，则将所述海杂波功率计算模型集合中的第一计算模型作为所述目标计算模型；当所述比值小于所述预设阈值，且所述传播距离大于所述预设距离时，则将所述海杂波功率计算模型集合中的第二计算模型作为所述目标计算模型；当所述比值大于所述预设阈值时，则将所述第一计算模型作为所述目标计算模型；其中，所述第一计算模型与所述第二计算模型不同；第一计算模型中假设掠射角随所述传播距离的变化对所述归一化雷达散射截面无影响，将所述归一化雷达散射截面设置为预设常数。另一方面，本申请还提供了一种用于反演表面波导的海杂波功率计算装置，包括：数据获取单元，用于获取雷达发射参数以及待分析海杂波传播路径上的海杂波信息，其中，所述海杂波信息至少包括所述海杂波的传播距离以及海杂波传播方式信息；模型选取单元，用于当根据所述海杂波传播方式信息确定所述海杂波为经表面波导传播的海杂波时，从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型；计算单元，用于根据所述雷达发射参数以及所述海杂波信息，并采用所述目标计算模型，计算所述海杂波在所述传播距离处的海杂波功率。优选的，所述模型选取单元包括：第一模型选取单元，用于当所述传播距离小于预设距离时，将所述海杂波功率计算模型集合中的第一计算模型作为所述目标计算模型；第二模型选取单元，用于当所述传播距离大于或等于所述预设距离时，将所述海杂波功率计算模型集合中的第二计算模型作为所述目标计算模型，其中，所述第一计算模型与所述第二计算模型不同；第一计算模型中假设掠射角随所述传播距离的变化对所述归一化雷达散射截面无影响，将所述将归一化雷达散射截面设置为预设常数。优选的，所述数据获取单元获取到的海杂波信息中还包括：所述海杂波在所述传播距离处的海杂波高度；所述雷达发射信息包括：雷达系统的天线高度；则，所述装置还包括：比值计算单元，用于在所述模型选取单元确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型之前，计算雷达系统的天线高度与所述海杂波高度之间的比值；则模型选取单元，包括：第三模型选取单元，用于根据所述比值与预设阈值的差值，从预置的海杂波计算模型集合中，匹配出与所述比值对应的，且用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型。优选的，所述第三模型选取单元，包括：第一选取子单元，用于当所述比值小于所述预设阈值，且所述传播距离小于预设距离时，则将所述海杂波功率计算模型集合中的第一计算模型作为所述目标计算模型；第二选取子单元，用于当所述比值小于所述预设阈值，且所述传播距离大于所述预设距离时，则将所述海杂波功率计算模型集合中的第二计算模型作为所述目标计算模型；第三选取子单元，用于当所述比值大于所述预设阈值时，则将所述第一计算模型作为所述目标计算模型；其中，第一计算模型中将归一化雷达散射截面设置为预设常数，且不计入掠射角随所述传播距离的变化。经由上述的技术方案可知，当确定出该海杂波为经表面传播的海杂波时，根据海杂波的传播距离，来选取计算海杂波在该传播距离处的目标计算模型，从而选取掠射角等因素对该传播距离处的海杂波功率计算值影响最小的计算模型，有利于降低海杂波功率理论计算值所存在的偏差，进而有利于提高该海杂波功率计算该传播距离处的海杂波功率的目标计算模型，从而可以提高确定出的表面波导修正折射率剖面的准确性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1示出了本申请一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法一个实施例的流程示意图；图2示出了本申请另一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法，其特征在于，包括：获取雷达发射参数以及待分析海杂波传播路径上的海杂波信息，其中，所述海杂波信息至少包括所述海杂波的传播距离以及海杂波传播方式信息；当根据所述海杂波传播方式信息确定所述海杂波为经表面波导传播的海杂波时，从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型；根据所述雷达发射参数以及所述海杂波信息，并采用所述目标计算模型，计算所述海杂波在所述传播距离处的海杂波功率。

【技术特征摘要】
1.一种用于反演表面波导的海杂波功率计算方法，其特征在于，包括：获取雷达发射参数以及待分析海杂波传播路径上的海杂波信息，其中，所述海杂波信息至少包括所述海杂波的传播距离以及海杂波传播方式信息；当根据所述海杂波传播方式信息确定所述海杂波为经表面波导传播的海杂波时，从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型；根据所述雷达发射参数以及所述海杂波信息，并采用所述目标计算模型，计算所述海杂波在所述传播距离处的海杂波功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型，包括：当所述传播距离小于预设距离时，将所述海杂波功率计算模型集合中的第一计算模型作为所述目标计算模型；当所述传播距离大于或等于所述预设距离时，将所述海杂波功率计算模型集合中的第二计算模型作为所述目标计算模型；其中，所述第一计算模型与所述第二计算模型不同；第一计算模型中假设掠射角随所述传播距离的变化对所述归一化雷达散射截面无影响，将所述将归一化雷达散射截面设置为预设常数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述海杂波信息中还包括：所述海杂波在所述传播距离处的海杂波高度；所述雷达发射信息包括：雷达系统的天线高度；则在所述从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型之前，还包括：计算雷达系统的天线高度与所述海杂波高度之间的比值；则所述从预置的海杂波功率计算模型集合中，确定出用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型，包括：根据所述比值与预设阈值的差值，从预置的海杂波计算模型集合中，匹配出与所述比值对应的，且用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述比值与所述阈值的差值，从预置的海杂波功率计算模型集合中，匹配出与所述比值对应的，且用于计算在所述传播距离处的海杂波功率的目标计算模型，包括：当所述比值小于所述预设阈值，且所述传播距离小于预设距离时，则将所述海杂波功率计算模型集合中的第一计算模型作为所述目标计算模型；当所述比值小于所述预设阈值，且所述传播距离大于所述预设距离时，则将所述海杂波功率计算模型集合中的第二计算模型作为所述目标计算模型；当所述比值大于所述预设阈值时，则将所述第一计算模型作为所述目标计算模型；其中，所述第一计算模型与所述第二计算模型不同；第一计算模型中假设掠射角随所述传播距离的变化对所述归一化雷达散射截面无影响，将所述归一化雷达散射截面设置为预设常数。5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述第一计算模型包括：在传播距离r处的海杂波功率Pc(r)的理论计算公式一：Pc(r)=Pc′(dB)+(P‾obs(dB)-P‾c′(dB));]]>其中，Pc′(dB)=10log[PtG2λ2F4(r)(4πr)3Ls(θBcτ2secθ)]]]>其中，为所述海杂波传播路径上所有海杂波的实测功率的均值，为所述海杂波传播路径上所有P′c(dB)理论计算值的均值；Pt为发射所述海杂波的雷达发射功率，G为发射所述海杂波的雷达系统的天线增益，λ为雷达频率对应的波长，Ls为所述雷达系统的总损耗，θB为所述雷达系统中天线3dB波束宽度，τ为所述雷达发射的脉冲宽度；F(r)为在所述传播距离r处的传播因子；c为自由空间光速，取为3×108m/s；θ为所述海杂波在所述传播距离r处对应的掠射角，且secθ取值为1；所述第二计算模型包括：在所述传播距离r处的海杂波功率Pc(r)的理论计算公式二：Pc(r)=PtG2λ2F4(r)(4πr)3Ls(σ0θBcτ2secθ);]]>其中，Pt为发射所述海杂波的雷达发射功率，G为发射所述海杂波的雷达系统的天线增益，λ为雷达频率对应的波长，Ls为所述雷达系统的总损耗，θB为所述雷达系统中天线3dB波束宽度，τ为雷达发射的脉冲宽度；F(r)为在所述传播距离r处的传播因子；c为自由空间光速，取为3×108m/s；θ为所述海杂波在所述传播距离r处对应的掠射角，且secθ取值为1；其中，所述传播距离r处的掠射角θ为采用曲面波谱的谱功率估计法，并基于优化方法对谱功率进行优化得到谱功率最大时所对应的角度；σ0为所述传播距离处的归一化雷达散射截面，其计算公式为：σ0=σ0,GIT(r,θ)F4std(r′);]]>其中，σ0,GIT(r,θ)为利用乔治亚洲学院GIT模型计算得到的在所述传播距离r处的海表面归一化散射截面，F4std(r′)是在标准大气条件下相同掠射角θ对应距离r′...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓燕，卫佩佩，姜辉，奚玲，江长荫，陆杰青，呼欣玮，郭凯凯，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41