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          PRC-CW雷達地雜波相關特性分析

          作者: 時間:2011-04-18 來源:網絡 收藏
          1),則:

          E[A2i]=E[(xi+yi+zi)2]=3R(0);

            2.不同波束在時間特性上是完全相關的
            假定xi、yi、zi,…(i=0,1,2,…,N-1)分別代表不同波束的回波信號,i代表時間序列中的序號,并且,xi、yi、zi,…是完全相關的同分布的高斯N(0,σ2)隨機變量,有:

          E[x2i]=E[y2i]=E[z2i]=…=R(0);
          E[xixi+τ]=E[yiyi+τ]=E[zizi+τ]=…=R(τ);
          E[xiyi+τ]=E[yizi+τ]=E[xizi+τ]=…=R(τ);

          Q個碼元迭回后的序列為:
          Ai=xi+xi+1+xi+2+…+xi+Q-1,i=0,1,…,N-1
          則E[A2i]=QR(0)+2(Q-1)R(1)+2(Q-2)R(2)+…+2R(Q-1);
          E[AiAi+τ]=QR(τ)+(Q-1)R(τ+1)+(Q-2)R(τ+2)
          +…+R(τ+Q-1)+(Q-1)R(τ-1)
          +(Q-2)R(τ-2)+…+R(τ-Q+1).

          仍對相關函數進行歸一化,并與沒有發(fā)生碼元迭加時的歸一化相關函數相比較:m=E[AiAi+τ]/E[A2i]-R(τ)/R(0).求解此解析式,可得:
            如果PRC-CW雷達地雜波相關特性分析成立,則迭加后的相關性將增強,反之,相關性將減弱.分析脈沖雷達的時間相關特性,可知上述不等式都是成立的,所以,在有碼元迭加的情況下,如果不同波束間是完全相關時,則時間相關性將增強,且增強的程度取決于上述不等式的差異.
            因此,對于PRC-CW雷達而言,由于碼元和碼元之間既不可能完全獨立,又不可能完全相關,而是介于其中,所以其時間相關特性也應介于上面兩種極端情況之間,也就是說,當碼元回波發(fā)生迭回時,其時間相關性總是要增強的.
            通過對相關函數作傅立葉逆變換或利用AR模型,就能得到信號的功率譜密度[5].

          四、地雜波相關特性仿真結果
            實驗中對多種典型地物在PRC-CW雷達下的回波信號進行了計算機模擬,圖3~圖6分別示出在不同條件下的裸土和油菜的功率譜曲線,它們的空間分布參數及相應的空間相關系數參數、時間相關系數參數列于表1中,采樣時間為25微秒.針對不同雷達工作參數得到不同的回波碼元迭加次數,進行模擬得到PRC-CW雷達發(fā)生碼元迭加時的地雜波回波復振幅序列Vg(t),再分析其頻譜特性.

          表1 典型地物雜波參數

          地物空間相關參數時間相關參數空間分布參數
          asb(m)c(m)atα(ms)β(ms)形參雜噪比
          裸土0.07.89188.60.020.0500.03.210dB
          油菜0.240.3090.160.6010.018.02.910dB

          PRC-CW雷達地雜波相關特性分析

          圖3

          PRC-CW雷達地雜波相關特性分析

          圖4

          PRC-CW雷達地雜波相關特性分析

          圖5

          PRC-CW雷達地雜波相關特性分析

          圖6

            圖3、圖4是以油菜和裸土為例,示出了當不同波束在時間特性上是相互獨立的情形下,存在碼元迭加時地雜波的功率譜特性,可以看出在一定的誤差范圍內,迭加前后回波信號的相關性及對應的功率譜密度曲線不變,與我們前邊的分析一致.
            圖5、圖6示出了當不同波束在時間特性上是完全相關的情形下,連續(xù)波體制雷達下碼元迭加時地雜波的功率譜特性,可以看出,隨著迭加碼元個數的增加,回波信號的功率譜密度曲線變窄,表明其時間相關性增強,這是空間迭加導致的平均效應的體現,與理論分析一致.但當迭加次數達到一定數目時,變化就不明顯了,這是距離衰減的因素.

          五、結  論
            本文針對PRC-CW雷達的特點,通過回波碼元疊加的方法去研究地雜波的相關特性,討論了一個分辨單元在時間特性上是相關的,而不同分辨單元間在空間上是相關的、在時間上是完全獨立情況下以及不同分辨單元間在空間上是相關的、在時間上也是完全相關情況下的地雜波相關特性,理論和模擬結果表明,與脈沖雷達相比,PRC-CW雷達的地雜波的時間相關性將增強,但當回波碼元迭加次數達到一定數目時,時間相關性的增強將趨于平緩.這一研究結果對于PRC-CW雷達系統(tǒng)的優(yōu)化設計、恒虛警處理、目標檢測和跟蹤算法設計都具有重要的指導意義.


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