馬獻(xiàn)德，路彬彬，馮　兵

(南京電子技術(shù)研究所，　南京 210039)

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·總體工程·

米波雷達(dá)低仰角測高的地形補(bǔ)償方法

馬獻(xiàn)德，路彬彬，馮兵

(南京電子技術(shù)研究所，南京 210039)

由于多徑效應(yīng)，米波雷達(dá)低仰角測高一般通過空間平滑去相干，或者由反射模型建立合成導(dǎo)向矢量，進(jìn)而采用多信號分類、最大似然等仰角匹配算法來實(shí)現(xiàn)。但固定系數(shù)反射模型通常只能適用于平坦地形，在起伏地形條件下建立準(zhǔn)確的變系數(shù)反射模型極困難。文中分析了目標(biāo)位置變化過程中地面反射系數(shù)的變化情況，提出了一種通過檢飛數(shù)據(jù)直接估算合成導(dǎo)向矢量的方法，以提高起伏地形條件下米波雷達(dá)低仰角測高算法的穩(wěn)健性和精度。實(shí)驗結(jié)果表明了所提方法的有效性，特別在目標(biāo)距離較遠(yuǎn)時，使用所提方法得到的仰角精度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

起伏地形；測高；米波雷達(dá)；合成導(dǎo)向矢量；檢飛；地形補(bǔ)償

0　引　言

地形起伏對米波雷達(dá)測高的影響源于多徑干涉。在平坦地形下，反射波與直達(dá)波之間存在比較嚴(yán)格而固定的幅度相位關(guān)系，可以先空間平滑去相干，再應(yīng)用多信號分類(MUSIC)或最大似然(ML)等仰角匹配算法，本文稱之為“空間平滑-仰角匹配” 算法；或者應(yīng)用幾何方法進(jìn)行反射建模，通過直達(dá)波與反射波合成導(dǎo)向矢量，再應(yīng)用仰角匹配算法實(shí)現(xiàn)高分辨仰角估計，本文稱之為“反射建模-仰角匹配”算法。

在起伏地形下，反射波與直達(dá)波仍然相干，但兩者之間的幅相關(guān)系與平坦地面不同，且會隨著反射面的起伏發(fā)生難以計算的變化；兩者之間的幅相關(guān)系對于不同的陣地也互不相同。而上述“空間平滑-仰角匹配”算法或“反射建模-仰角匹配”算法均建立在反射波與直達(dá)波在平坦地形的直達(dá)波-反射波幅相關(guān)系的基礎(chǔ)上，在起伏地形下仰角誤差顯著增加。

目前為止，對米波雷達(dá)低仰角測高方法的研究仍主要針對平坦地形，對于起伏地形下測高算法的研究還比較少見。文獻(xiàn)[1]針對基于波瓣分裂的米波雷達(dá)“比相比幅”測高方法，分析了地面反射系數(shù)的影響因素及其對高度測量精度的影響，探討漫反射對測高方法的影響，對基于仰角匹配測高方法的地形影響分析有一定的借鑒意義。文獻(xiàn)[2]把地形的影響歸結(jié)為反射面相對于雷達(dá)的高度差的變化，提出一種“仰角-高度差”二維搜索，并進(jìn)一步提出“基于二次雷達(dá)信息對地形參數(shù)優(yōu)化的一維搜索模型”，以減小計算量的地形起伏解決方案，通過仿真驗證了其相對于傳統(tǒng)算法的優(yōu)越性，雖然反射點(diǎn)高度一個信息難以完全描述反射狀態(tài)，與實(shí)際情況差別較大，但基于二次雷達(dá)信息的模型很有啟發(fā)意義。

針對起伏地形對米波雷達(dá)低仰角測高的影響，本文通過分析目標(biāo)距離發(fā)生變化時，其反射波反射區(qū)域的大小以及反射區(qū)域移動的情況，指出在一般起伏地形條件下，即使目標(biāo)位置發(fā)生大范圍變化，其反射區(qū)域的變化并不大，據(jù)此提出了一種通過事先策劃的檢飛錄取數(shù)據(jù)，直接補(bǔ)償“直達(dá)波-反射波合成導(dǎo)向矢量”，實(shí)現(xiàn)地形補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

1　地形起伏對反射建模的影響

本文以下均假定已通過對距離、方位波門進(jìn)行處理，使得所接收的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)中在一個距離單元只有一個目標(biāo)(在實(shí)踐中這是完全可以做到的)，由于多徑效應(yīng)，該目標(biāo)的回波數(shù)據(jù)包含了直達(dá)波和反射波。在平坦地形下，一般可認(rèn)為固定的空間只有一條反射路徑[3]，接收數(shù)據(jù)模型可按如下形式建立

X(t)=AS(t)+N(t)=

(1)

式中：X(t)為接收數(shù)據(jù)；A為導(dǎo)向矢量矩陣；S(t)為信號矩陣；N(t)為噪聲矩陣；a(θ1)與a(θ2)分別為直達(dá)波與反射波的導(dǎo)向矢量，θ1與θ2分別為直達(dá)波與反射波的入射角；s(t) 與ρs(t-τ)分別為直達(dá)波與反射波的時域信號，ρ為反射系數(shù)，τ為反射波信號相對于直達(dá)波信號的延時。以下分析在起伏地形條件下，接收數(shù)據(jù)模型中各參量如何受到地形起伏的影響。

1.1地形起伏對反射波-直達(dá)波幅相關(guān)系的影響

平坦地形與起伏地形的反射模型示意圖，如圖 1所示。一般雷達(dá)架高和垂直孔徑遠(yuǎn)小于目標(biāo)高度，在目標(biāo)距離很遠(yuǎn)的情況下，無論是平坦地形還是起伏地形，只要沒有視線上的遮擋，各垂直單元處的直達(dá)波目標(biāo)仰角相等，信號復(fù)包絡(luò)相同，相位線性變化。

圖1　起伏地形與平坦地形反射情況比較

在平坦地形下，如圖1a)所示，各垂直單元對應(yīng)的反射波目標(biāo)位置可以認(rèn)為是在同一個位置，因此，也可認(rèn)為各垂直單元處反射波信號的復(fù)包絡(luò)相同，相位線性變化。

在起伏地形下，如圖1b)所示，由于反射點(diǎn)處的地表幾何狀態(tài)發(fā)生變化，各垂直單元對應(yīng)的反射波目標(biāo)位置不能認(rèn)為是在同一個位置，因此，各垂直單元的θ2之間會有不可忽視的差別，τ也是如此。故θ2和τ應(yīng)分別視為垂直單元序號的函數(shù)θ2(i)和τ(i)。另外，目標(biāo)運(yùn)動會導(dǎo)致反射點(diǎn)的移動，而且其位置難以預(yù)測，θ2和τ應(yīng)進(jìn)一步視為直達(dá)波仰角、垂直單元序號與時間的函數(shù)θ2(θ1,i,t)和τ(θ1,i,t)。

因此，接收數(shù)據(jù)模型應(yīng)當(dāng)改寫為

X(t)=s(t)a(θ1)+ρb(θ2,t)+N(t)

(2)

其中，

(3)

即在起伏地形條件下，各垂直單元處的反射波信號不再滿足“復(fù)包絡(luò)相同，相位線性變化”。要建立精確的接收數(shù)據(jù)模型，必須分別得到每個時刻、不同直達(dá)波仰角、各個垂直單元處θ2和τ的精確值。

分析結(jié)論：地形起伏對反射波-直達(dá)波幅相關(guān)系有很大影響。

1.2地形起伏對接收噪聲的影響

接收機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部噪聲顯然與地形起伏無關(guān)，只需考慮外部噪聲，即天線噪聲溫度與地形起伏的關(guān)系。

天線噪聲溫度Ta，即

圖2　架設(shè)在地面的理想天線(無損耗，無指向地面的副瓣)的噪聲溫度與頻率的關(guān)系

另外，對不同的垂直單元和不同的時刻，一般可認(rèn)為接收噪聲N(t)是獨(dú)立同分布的，因此，接收噪聲與時刻、垂直單元也不相關(guān)。

分析結(jié)論：地形起伏對接收噪聲無明顯影響。

1.3地形起伏對反射建模影響的綜合結(jié)論

綜上所述，地形起伏對反射波-直達(dá)波幅相關(guān)系有很大影響，而對接收噪聲無明顯影響。

對地形進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒☉?yīng)當(dāng)著眼于反射波-直達(dá)波幅相關(guān)系參數(shù)，即反射波相對于直達(dá)波的幅度比和相位差，以下簡稱為“反射狀態(tài)參數(shù)”。

2　檢飛補(bǔ)償法的主要思想

根據(jù)上述分析，地形起伏對反射建模的影響主要是對反射狀態(tài)參數(shù)的影響。因此容易產(chǎn)生以下兩種處理思路：

1) 地形測量法。對雷達(dá)前方觀測范圍內(nèi)、地表反射范圍內(nèi)的地形參數(shù)進(jìn)行測量(主要是測量點(diǎn)處的坐標(biāo))，利用測量結(jié)果修正反射模型。如果測量結(jié)果足夠精確，則理論上可完全消除地形起伏的影響；但此方法地形測量工作量大、成本高、不易達(dá)到高的測量精度，反射建模和匹配的運(yùn)算量巨大，且對不同陣地缺乏通用性。因而此方法工程上并不實(shí)用。

2) 地形搜索法。在MUSIC等方法對仰角的搜索過程中，增加對反射狀態(tài)參數(shù)的搜索。從理論上說，這種方法不需任何近似假設(shè)和先驗知識，能取得較高精度；但由于對每個垂直單元均需單獨(dú)搜索反射狀態(tài)參數(shù)，此方法計算量極其巨大，工程上不可實(shí)現(xiàn)，因而無法采用。文獻(xiàn)[3]簡化為只搜索反射點(diǎn)高度，雖然計算量得以降低，但根據(jù)本文前述分析，反射點(diǎn)高度難以完全描述反射狀態(tài)，與實(shí)際情況差別較大。

而本文提出一種“檢飛補(bǔ)償法”，其主要思想是：盡管地形存在起伏，難以直接建立準(zhǔn)確的反射模型，但如果可以找到地形起伏情況下，仰角估計算法中不變或者變化較小的某些關(guān)鍵參量，通過一次或少數(shù)幾次檢飛估算出這些參量，則可以利用這些參量重建有效的反射模型，實(shí)現(xiàn)仰角估計。

首先，地形起伏本身并不隨時間而變，只是當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動時，其回波在反射面上的反射狀態(tài)參數(shù)可能發(fā)生變化；其次，如果能夠根據(jù)搜索的直達(dá)波仰角，直接估算合成導(dǎo)向矢量，則不需要知道各個θ2和τ的精確值即可得到較精確的接收數(shù)據(jù)模型。為了實(shí)現(xiàn)有效的補(bǔ)償，對同一個垂直單元，要求估算合成導(dǎo)向矢量時的反射狀態(tài)時(即檢飛時)與補(bǔ)償時的反射狀態(tài)基本相同。因為，補(bǔ)償時就是雷達(dá)實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)，目標(biāo)斜距、仰角等參數(shù)都可能發(fā)生很大的變化。所以，補(bǔ)償有效的前提就等價于確保當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動中某個參數(shù)不變，而其他參數(shù)變化很大時，反射狀態(tài)參數(shù)基本不變。

以下通過理論分析和計算，證明對同一個空間(方位、距離、高度)單元，當(dāng)目標(biāo)仰角不變時，在目標(biāo)斜距變化的一個很大范圍內(nèi)，反射狀態(tài)基本不變。因此，可以通過覆蓋所需仰角范圍的一次或多次檢飛，建立“目標(biāo)仰角-反射狀態(tài)參數(shù)”的關(guān)系(或等價為“目標(biāo)仰角-合成導(dǎo)向矢量”的關(guān)系)并存儲起來，在雷達(dá)正常工作中，利用該關(guān)系對反射建模過程進(jìn)行地形補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的測高算法。

2.1反射區(qū)域及其變化

盡管通?？疾炱教沟孛娣瓷鋾r可以把反射處看作一個點(diǎn)，但由于每個天線單元都有一定的孔徑，而反射面一般情況下可視為連續(xù)可微曲面。所以反射處實(shí)際上是一個反射區(qū)域[5](起伏地形情況下可能有多個反射區(qū)域)，到達(dá)雷達(dá)接收天線的反射回波是整個(或多個)反射區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的反射波的總和。在平坦地形情況下，把反射處視為一個反射點(diǎn)是正確合理的，但在起伏地形情況下，則應(yīng)當(dāng)考慮反射區(qū)域，如圖3a)所示。當(dāng)目標(biāo)位置發(fā)生變化時，天線單元對應(yīng)的起伏地形反射區(qū)域也會變化，如圖3b)所示。

圖3　反射區(qū)域及其變化示意圖

目標(biāo)位置變化前后，從空中俯視的反射區(qū)域變化情況，如圖4所示。反射區(qū)域半徑為R，由初始時的區(qū)域1移動到區(qū)域2，位移量為D。顯然，如果D比R小得多，則區(qū)域1和區(qū)域2大部分都是重疊的，只要地形起伏不很嚴(yán)重，則無論地形起伏的具體情況如何，目標(biāo)位置變化前后的反射狀態(tài)都接近于相同；反之，如果D比R大得多，甚至D>2R，則兩個區(qū)域的重疊區(qū)域很小，甚至沒有重疊，則目標(biāo)位置變化前后的反射狀態(tài)會有一定的差別(取決于地形起伏情況)。

圖4　反射區(qū)域尺度和位移示意圖(俯視)

因此，在地形起伏不很嚴(yán)重的情況下，如果目標(biāo)仰角一定時，目標(biāo)運(yùn)動導(dǎo)致的反射區(qū)域水平位移相對于反射區(qū)域本身的尺度來說比較小，則可認(rèn)為反射區(qū)域近似不變，從而整個反射狀態(tài)也近似不變。

這樣，對于一個固定的反射陣地，就有可能通過檢飛，得到關(guān)于目標(biāo)仰角與反射狀態(tài)之間關(guān)系的先驗信息，從而可用于實(shí)際測高的地形補(bǔ)償。

2.2反射區(qū)尺度的分析

反射區(qū)的尺度受到多種因素影響，本文只須考慮垂直天線單元孔徑這個最重要的因素，據(jù)此可計算反射區(qū)的半徑。計算條件：電波頻率為145 MHz，垂直單元總數(shù)為16，單元間距為1m，最下方單元架高為4.73 m，單元孔徑為0.8 m。計算結(jié)果如圖 5所示。

圖5　反射區(qū)半徑(圖例表示目標(biāo)仰角)

由圖 5可得到如下三點(diǎn)結(jié)論：

1)目標(biāo)斜距固定時，對同一個垂直單元，仰角越大，反射區(qū)半徑越小。

2)目標(biāo)仰角固定時，對同一個垂直單元，在目標(biāo)斜距為100 km～300 km，反射區(qū)半徑幾乎不隨目標(biāo)斜距而變化。

3)目標(biāo)斜距、仰角都固定時，反射區(qū)半徑幾乎與單元架高無關(guān)。

綜上所述，當(dāng)垂直天線單元數(shù)目、孔徑、間距、架高等基本參數(shù)確定后，反射區(qū)半徑主要隨目標(biāo)仰角而變化，幾乎不隨目標(biāo)斜距和單元架高而變化。

2.3反射區(qū)位移的分析

計算條件同上，目標(biāo)方位和仰角固定，而目標(biāo)斜距在100 km～300 km變化時，各垂直單元反射區(qū)的水平最大位移量，如圖6所示。

圖6　各垂直單元反射區(qū)域的水平最大位移量(圖例表示目標(biāo)仰角)

由圖6可得到以下三點(diǎn)結(jié)論：

1)目標(biāo)斜距固定時，對同一個垂直單元來說，仰角越大，反射區(qū)位移越小。

2)目標(biāo)仰角在1°及1°以上，目標(biāo)斜距為100 km～300 km的區(qū)間內(nèi)仰角不變時，反射區(qū)的位移基本上小于反射區(qū)半徑的一半。即相對于反射區(qū)的大小來說，雖然目標(biāo)斜距變化了200 km，但反射區(qū)的水平位移很小，反射區(qū)的大部分仍與原反射區(qū)重合，這表明反射狀態(tài)的變化很小。

3)目標(biāo)斜距、仰角都固定時，反射區(qū)位移隨單元序號(架高)增加而增大，增大速度也隨單元序號(架高)增加而增大，且仰角越大，增大得越慢。

以上關(guān)于反射區(qū)大小及反射區(qū)位移的分析結(jié)論雖然是在地形平坦的條件下得到的，但對于地形起伏不很嚴(yán)重的情況，其結(jié)果基本上也是適用的。

2.4檢飛補(bǔ)償法的具體步驟

綜上所述，當(dāng)?shù)匦纹鸱缓車?yán)重時，因為反射狀態(tài)與目標(biāo)仰角之間存在密切關(guān)系，而與目標(biāo)斜距幾乎無關(guān)，所以可通過以下三種方法進(jìn)行地形補(bǔ)償：

1) 設(shè)計一次或多次檢飛，要求控制飛行高度和距離，以覆蓋目標(biāo)所有可能的仰角范圍。

2) 設(shè)計檢飛程序，建立垂直單元、仰角與合成導(dǎo)向矢量的對應(yīng)關(guān)系，并存儲為數(shù)據(jù)表格。這一步實(shí)際上就是建立了起伏地形下的反射模型。

3) 設(shè)計補(bǔ)償程序，在方法2)所存儲的“仰角-合成導(dǎo)向矢量”表格的基礎(chǔ)上利用MUSIC或最大似然等算法進(jìn)行仰角估計，即可補(bǔ)償?shù)匦纹鸱挠绊?，?shí)現(xiàn)較高精度的仰角估計。

3　檢飛補(bǔ)償法的具體步驟和實(shí)驗驗證

限于條件，本文采用以往實(shí)驗中記錄的回波數(shù)據(jù)庫進(jìn)行算法驗證。數(shù)據(jù)庫中包含多次檢飛的數(shù)據(jù)，采用其中一些批次的數(shù)據(jù)補(bǔ)償其他批次的數(shù)據(jù)，并與直接用“反射建模-仰角匹配”算法的結(jié)果進(jìn)行比較，以驗證上述地形補(bǔ)償方法的有效性。

實(shí)驗參數(shù)：電波頻率為145 MHz，垂直單元總數(shù)為16，單元間距為1 m，最下方單元架高4.73 m。檢飛時目標(biāo)全部在同一方位上等高徑向飛行，因此，較近處的合成信噪比(多脈沖相參積累及各單元數(shù)據(jù)進(jìn)行波束形成后的信噪比)較高；較遠(yuǎn)處的合成信噪比較低。陣列前方反射區(qū)的地形有一定起伏，但未進(jìn)行實(shí)際的地形勘測。

圖7是對某次檢飛數(shù)據(jù)A的仰角估計結(jié)果，其中分別給出了不補(bǔ)償、用另外一次檢飛數(shù)據(jù)B進(jìn)行補(bǔ)償、用另外3次檢飛數(shù)據(jù)B、C、D取平均值進(jìn)行補(bǔ)償?shù)挠嬎憬Y(jié)果，同時也給出了數(shù)據(jù)A的合成信噪比。數(shù)據(jù)B、C、D在仰角上覆蓋了數(shù)據(jù)A的仰角范圍。根據(jù)式(2)，多次檢飛取平均類似于積累過程，等效于提高了信噪比。為便于比較算法效果，圖中剔除了個別誤差絕對值大于2°的孤立野值點(diǎn)(在實(shí)踐中這是完全可以做到的)。

圖7　檢飛補(bǔ)償法實(shí)驗結(jié)果

由圖 7可以看到，相對于不補(bǔ)償?shù)摹胺瓷浣?仰角匹配”算法，在目標(biāo)斜距較遠(yuǎn)處，檢飛補(bǔ)償法具有明顯的優(yōu)勢；在近距離處，兩者差別不大；采用多組數(shù)據(jù)補(bǔ)償另一組數(shù)據(jù)的效果優(yōu)于采用一組數(shù)據(jù)補(bǔ)償另一組數(shù)據(jù)的效果。

圖8是采用同樣方法補(bǔ)償多組數(shù)據(jù)，分別剔除了個別誤差絕對值大于2°的野值點(diǎn)后，按距離段計算仰角誤差均方根值的統(tǒng)計結(jié)果。統(tǒng)計時，每隔1 km取一個距離點(diǎn)，計算以該距離點(diǎn)為中心的20 km距離段內(nèi)仰角誤差的均方根值。圖例中，“不補(bǔ)償”表示直接用“反射建模MUSIC”算法計算數(shù)據(jù)集{M}的結(jié)果，“補(bǔ)償1”表示采用同一組數(shù)據(jù)B補(bǔ)償數(shù)據(jù)集{M}的結(jié)果，“補(bǔ)償2”表示采用數(shù)據(jù)B、C、D補(bǔ)償數(shù)據(jù)集{M}的結(jié)果(其中數(shù)據(jù)B、C、D均不在數(shù)據(jù)集{M}中)。

圖8　檢飛補(bǔ)償法實(shí)驗統(tǒng)計結(jié)果

由圖8可以明顯看到，在240 km以上(此距離段合成信噪比只有約20 dB)，直接用“反射建模MUSIC”算法的仰角估計誤差隨著目標(biāo)距離增加(從而信噪比也下降)而急劇增大，而采用檢飛補(bǔ)償法，在同樣的距離段上，仰角估計誤差的變化比較平緩。采用多組數(shù)據(jù)的補(bǔ)償效果優(yōu)于單組數(shù)據(jù)的補(bǔ)償效果，這在近距離處兩者差別不大，但在距離接近300 km時可看到，由于單組數(shù)據(jù)信噪比低，仰角估計誤差有明顯的增加，而多組數(shù)據(jù)的平均處理等效于提高了信噪比，從而有助于減小補(bǔ)償后的仰角估計誤差。

4　結(jié)束語

針對起伏地形對米波雷達(dá)低仰角測高的影響，本文通過分析目標(biāo)位置發(fā)生變化時，其反射波反射區(qū)域尺度及反射區(qū)域位移的情況，指出在一般起伏地形條件下，即使目標(biāo)位置發(fā)生大范圍變化時，其反射區(qū)域的變化也很小。據(jù)此，本文提出了一種通過事先策劃的檢飛錄取數(shù)據(jù)，直接補(bǔ)償“直達(dá)波-反射波合成導(dǎo)向矢量”，不必對反射建模，即可實(shí)現(xiàn)地形適應(yīng)的方法。實(shí)驗結(jié)果驗證了在地形起伏條件下，本文所提方法優(yōu)于直接采用“反射建模-仰角匹配”的算法，在目標(biāo)距離較遠(yuǎn)時，本文所提方法的優(yōu)勢明顯；若采用多次回波數(shù)據(jù)補(bǔ)償另一次回波數(shù)據(jù)，可得到更高的仰角估計精度。

本文所提的“檢飛補(bǔ)償法”的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

1) 能適應(yīng)起伏地形，所得仰角估計精度優(yōu)于直接采用“反射建模-仰角匹配”的算法。

2) 具備通用性，能適應(yīng)不同陣地的地形，改變陣地時不需更改系統(tǒng)的任何軟硬件設(shè)置。

3) 無須進(jìn)行任何地形測繪，只須借助若干次檢飛錄取的數(shù)據(jù)，操作簡單方便。

4) 在算法上不需要進(jìn)行多維參數(shù)搜索，計算量小，由于檢飛數(shù)據(jù)是事先錄取的，實(shí)際使用中其計算量比“反射建模-仰角匹配”算法還小。

“檢飛補(bǔ)償法”工作展望：

1) 進(jìn)一步減小檢飛工作量。因為不同方位上的地形情況可能有差異，所以目前本文所提方法中，檢飛時須在不同的方位上分別進(jìn)行，錄取相應(yīng)的數(shù)據(jù)并存儲，補(bǔ)償時根據(jù)目標(biāo)方位角讀取對應(yīng)的檢飛數(shù)據(jù)。應(yīng)改進(jìn)“檢飛補(bǔ)償法”，以進(jìn)一步減小檢飛的工作量。

2) 嚴(yán)重起伏地形的補(bǔ)償。前述對反射區(qū)大小和位移的分析只能適用于地形起伏不很嚴(yán)重的情況，如果地形起伏非常嚴(yán)重，則分析結(jié)論不能套用。應(yīng)改進(jìn)“檢飛補(bǔ)償法”，使其可用于嚴(yán)重起伏地形。

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馬獻(xiàn)德男，1983年生，博士，高級工程師。研究方向為雷達(dá)總體技術(shù)。

Terrain Compensation Approach for Height-finding Method of VHF Radar

MA Xiande，LU Binbin，F(xiàn)ENG Bing

(Nanjing Research Institute of Electronics Technology,Nanjing 210039, China)

Due to multipath effect, height-finding methods of VHF radar aiming at low-altitude targets are generally constructed by coherence-reducing space-smoothing techniques or synthetic steer vector techniques, both via reflection models, followed by elevation-matching algorithms such as MUSIC or maximum-likelihood. However, traditional reflection models usually can only be applicable for flat reflecting surfaces. It is extremely difficult to build variant-coefficient reflection models for fluctuant terrains. In this paper, the varieties of reflecting-coefficient during target movements are analyzed, and an approach is proposed using flight test data to directly estimate the synthetic steer vectors, in order to guarantee the robustness and precision of low-altitude height-finding algorithms confronting the fluctuant terrains. The experimental results validate the proposed method, showing that the precision gained by the proposed method can be much better than traditional algorithms when the target is very far and signal-noise ratio is quite low.

fluctuant terrain; height-finding; very high frequency (VHF) radar; synthetic steer vector; flight test; terrain compensation

10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.09.002

馬獻(xiàn)德Email：mxdmxd@foxmail.com

2016-04-24

2016-06-28

TN953

A

1004-7859(2016)09-0007-05