(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210629655.X (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 中国人民解 放军空军工程大 学 地址 710051 陕西省西安市灞桥区长乐 东 路甲字一 号 (72)发明人 王赵隆　童创明　王宜进　王庆宽　 孙华龙　彭鹏　王童　宋涛　 (74)专利代理 机构 西安方诺专利代理事务所 (普通合伙) 61285 专利代理师 李思琼 (51)Int.Cl. G01S 7/40(2006.01) G01S 7/02(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于散射的宽带回波信号仿真生成方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于散射的宽带回波信 号仿真生成方法， 包括以下步骤： 步骤1： 建立探 测雷达与超低空目标的空间几何模型； 步骤2： 根 据建立的空间几何模型， 设计雷达平台上搭载的 雷达天线模型； 步骤3： 根据建立的空间几何模 型， 分析雷达探测超低空目标时目标模型的坐标 变换情况； 步骤4： 采用空间分解法对雷达天线照 射区域划分成多个散射单元， 并采用时间分解法 对发射脉冲信号进行分解得到窄脉冲， 从而求得 每个散射单元在这些窄脉冲上的回波相应； 步骤 5： 基于上述分析对回波信号进行建模。 权利要求书4页 说明书15页 附图7页 CN 115128555 A 2022.09.30 CN 115128555 A 1.基于散射的宽带回波信号仿真生成方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 建立探测雷达与超低空目标的空间几何模型； 101： 设计雷达平台上 搭载的雷达天线模型； 102： 分析 雷达探测超低空目标时目标模型的坐标变换情况； 步骤2： 基于建立的探测雷达与超低空目标的空间几何模型， 采用空间分解法将雷达天 线照射区域划分成多个散射单元， 并采用时间分解法将发射脉冲信号进行分解得到窄脉 冲， 从而求得每 个散射单 元在这些窄脉冲上的回波响应； 步骤3： 基于步骤2分解结果， 对回波信号进行建模。 2.根据权利要求1所述的基于散射的宽带回波信号仿真生成方法， 其特征在于， 步骤1 中， 在空间几何模型中， 雷达处于运动平台上， 平台速度矢量方向为vr， 天线主轴方向为 目标速度矢量方向为vt， 平台中心到目标中心处的矢量方向为 平台中心到镜像目标中 心处的矢量方向为 ΔR表示由雷达最小距离分辨力确定的距离环大小， 表示平台中 心到某一环境散射单 元的矢量方向； 雷达平台上的天线由若干天线单元组成的相控阵天线， 通过机械或电控调节的方式改 变天线主轴方向使其对准目标方向， 根据天线主轴方向及天线方向图的主波束宽度确定平 台天线在环境面上 的有效照射区域， 天线主瓣照射区域产生的是主瓣杂波， 旁瓣产生的是 旁瓣杂波， 平台正下方产生的高度线杂波根据平台与目标、 镜像目标及环境单元之间的相 对运动会引起多普勒频率， 它 们分别为： fdt＝2(vr‑vt)·kt/ λ 式中， λ表示入射电磁波的辐射频率。 3.根据权利要求2所述的基于散射的宽带回波信号仿真生成方法， 其特征在于， 在步骤 101中， 天线模型坐标系建立的方式为： 将天线的主波束方向定义为z轴， x轴与水平方向平 行且指向z轴的右侧， y轴随之确定， 令z轴始终平行于环境面， 沿着方位向， 令 y轴着俯仰向， 从而形成四象限天线模型， 看作是 由四个阵列天线按照正方形排列构成的， 在四象限天线 模型中Pa、 Pb、 Pc和Pd是每个象限的等效相位中心， 其相互的间距为D； fΣ表示和波束方向 图， fΔ 1表示俯仰向差波 束方向图， fΔ 2表示方位向差波 束方向图， 其表达式有如下表达式： 其中， fqb( θE， θA)表示契比雪夫分布阵列方向图， λ表示入射电磁波的辐射频率。权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115128555 A 24.根据权利要求2所述的基于散射的宽带回波信号仿真生成方法， 其特征在于， 在步骤 102中， 目标模型相对照射和接收天线的位置、 姿态均会发生变化， 尤其在雷达探测超低空 目标时， 目标 的轴线会随着运动参数 的变化而发生偏转， 需要对目标模型按照轴向进行变 换， 其变换公式可以写为： 其中， θa表示目标轴线与水平面的仰角， 表示天线轴线水平投影方向与x之间的夹角， θβ表示目标沿着轴向旋转角度， (ax， ay， az)表示目标 上的坐标点。 5.根据权利要求2所述的基于散射的宽带回波信号仿真生成方法， 其特征在于， 对天线 照射区域进行空时分解： 根据与天线的不同距离而被划分成若干等距离环， 距离环间隔为ΔR， 方位向依据多普 勒频率而被划分为间隔为Δθ 的条带， 最 终得到若干ΔR ×Δθ 的单元， 其中， 距离环间隔ΔR 是由脉冲LFM信号的距离分辨力决定， 得到： 其中， fprf示脉冲重复频率， Np表示相干处理时间内的脉冲数， vr表示雷达速度大小， 表示雷达 速度矢量与入射波方向之间的夹角的正弦， λ表示电磁波 波长。 6.根据权利要求5所述的基于散射的宽带回波信号仿真生成方法， 其特征在于， 雷达探 测目标过程中， 雷达天线发射的脉冲信号是宽时脉冲线性调 频信号， 经过脉冲压缩后的等 效脉冲宽度为τ ′＝1/B， 即单个脉冲含有多个子脉冲分辨单元， 需要对脉冲进行细分， 采用 时间分解法将宽带 脉冲信号分解成多个窄脉冲信号， 发射信号即写为： 式中， τ′为子脉冲宽度， Nb为宽脉冲分解得到的窄脉冲个数。 7.根据权利要求2所述的基于散射的宽带回波信号仿真生成方法， 其特征在于， 所述雷 达天线超低空下接 收的回波信号是目标回波、 镜像回波和环境杂波的叠加， 则对回波信号 进行建模， 即对目标回波、 镜像回波和环境杂波的分别进行建模。 8.根据权利要求7所述的基于散射的宽带回波信号仿真生成方法， 其特征在于， 所述目 标回波建模过程： (1)目标散射单 元传递函数 将目标面元以散射单元进行分组， 第m个散射单元在时间分解窄带信号激励下的传递 函数可表示为 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115128555 A 3