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米波雷达近地入射仰角估计多路径模型研究

作　者: 于晓明
导　师: 沈一鹰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 近地入射目标 多散射中心 多路径建模
分类号: TN953
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 107次
引　用: 1次
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内容摘要


多路径效应问题一直以来就是雷达波束分辨与测角的难题之一,其中多路径效应对近地入射目标仰角估值精度的影响尤为突出。米波雷达利用波长与目标尺寸可比的特点在获得反隐身探测能力的同时,也使得目标仰角估值比较于微波雷达复杂的多,往往会出现测量误差变大,甚至无法探测目标的情况。目前,从不同角度出发解决多路径效应问题的方法不断出现,特别是近年来超分辨算法的提出,使得针对多路径效应问题的信号处理算法层出不穷。尽管这些算法都以多路径模型为基础,但是,它们所采用的模型大多是简单的点目标单反射模型,而研究和建立米波段复杂多路径模型的工作却很少见。因而本文重点展开对多路径模型的建模研究,为后续的信号处理算法的提出做好铺垫。多路径模型是对雷达回波多路径传播的定量描述,论文对电波多路径传播理论进行了归纳,给出了包括镜面反射与漫反射情况下的反射系数、有效反射区、反射点位置的计算方法以及大气不均匀性对电波传播的影响。其中重点讨论了表征电磁波在反射面发生变化的反射系数。由于复杂目标可以由多个离散的散射中心来表征,因此在电磁波多路径传播的理论基础上,本文从简单的点目标平面单反射模型入手,引入复杂目标的多散射中心原理,建立目标扩展模型,并将其与反射面的特点以及目标的运动姿态相结合,分别建立了多散射中心平面反射、多散射中心球面反射几何模型并推导了相应的数学表达式。对比实际数据,模型仿真结果验证了通过不同的参数设置本文所建立的多路径模型是能够较为真实的反映实际情况下的多路径效应。并由分析得出,多路径效应与目标散射中心个数、散射中心的分布及反射系数均有关系。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国内外低仰角跟踪雷达发展概况  10-11
    1.2.2 多路径效应的影响及解决办法  11-12
    1.2.3 现有多路径模型  12-13
  1.3 本文的主要研究内容  13-14
  1.4 本文结构  14-15
第2章 电磁波多路径传播理论简介  15-24
  2.1 引言  15
  2.2 电磁波的多路径传播  15-19
    2.2.1 Fresnel反射系数  15-16
    2.2.2 瑞利准则  16-17
    2.2.3 粗糙度因子  17-18
    2.2.4 扩散因子  18
    2.2.5 漫反射系数  18-19
  2.3 有效反射区的计算  19-20
  2.4 反射点的计算  20-21
  2.5 大气不均匀性对电磁波传播的影响  21-23
  2.6 本章小结  23-24
第3章 多路径建模  24-38
  3.1 引言  24
  3.2 线阵天线接收信号的数学模型  24-25
  3.3 简单平面反射模型  25-28
    3.3.1 模型的建立  25-26
    3.3.2 接收信号的数学推导  26-28
  3.4 多散射中心原理  28-30
    3.4.1 多散射中心原理  28-29
    3.4.2 多散射中心目标模型  29-30
  3.5 多散射中心平面反射模型  30-32
    3.5.1 模型的建立  30-31
    3.5.2 接收信号的数学推导  31-32
  3.6 多散射中心球面反射模型  32-35
    3.6.1 模型的建立  32-33
    3.6.2 多散射中心间直达波的关系推导  33-34
    3.6.3 直达波与反射波间的关系推导  34-35
  3.7 运动姿态变化的多散射中心球面反射模型  35-37
    3.7.1 模型的建立  35-36
    3.7.2 接收信号的数学推导  36-37
  3.8 本章小结  37-38
第4章 模型仿真及结果分析  38-50
  4.1 引言  38
  4.2 仰角估计算法  38-39
  4.3 仿真数据的参数说明  39-40
  4.4 模型对实际数据的仿真  40-42
  4.5 多散射中心变化对多路径的影响  42-49
    4.5.1 不同散射中心个数的模型仿真  43-44
    4.5.2 不同散射中心分布的模型仿真  44-46
    4.5.3 散射中心间隔不同步长变化的模型仿真  46-47
    4.5.4 反射系数对多路经效应的影响  47-49
  4.6 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-56
致谢  56

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达跟踪系统
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