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[导读]雷达“杂波”指的是接收的雷达回波信号中由面散射或体散射引起的回波分量,它通常来自地面及建筑物、海洋、雨雪天气、鸟群昆虫等。虽然这些杂波功率有时会比目标的回波还要强的多,这就使得雷达对目标回波的检测产生了很大的检测困难。通过天线主瓣进入雷达的杂波称为主瓣杂波,否则称为旁瓣杂波。杂波...

雷达“杂波”指的是接收的雷达回波信号中由面散射或体散射引起的回波分量,它通常来自地面及建筑物、海洋、雨雪天气、鸟群昆虫等。虽然这些杂波功率有时会比目标的回波还要强的多,这就使得雷达对目标回波的检测产生了很大的检测困难。


通过天线主瓣进入雷达的杂波称为主瓣杂波,否则称为旁瓣杂波。杂波通常是随机的,具有类似热噪声的特性。由于杂波强度往往要比接收机内部噪声大,雷达在强杂波背景下检测目标的能力主要取决于信号杂波比(信杂比SCR)。
杂波通常在一定的空间范围内分布,其物理尺寸比雷达分辨单元要大的多,常分为两大类:面杂波和体杂波。当然,也有“点”或离散的杂波,例如电视塔、建筑物等特殊结构。
杂波与我们说的噪声也是有区别的,因为杂波回波是发射信号的回波,功率谱不像噪声一样是“白”的,杂波的功率与雷达和场景均有关系。而噪声一般仅与雷达接收机的噪声系数以及接收机带宽有关。

说到“杂波”,你可能想到的就是如何去抑制它,去减少它在雷达回波中的分量,在很多情况是这样的。但自然环境中的雷达回波并非都是不希望的,我们也可以加以利用。
杂波有时是干扰,有时又是我们感兴趣的期望信号。
例如,气象雷达和合成孔径雷达等。云雨的反射对飞机雷达来说是不希望,但确实气象雷达的目标,可以用来测量降雨率,提升天气预报的准确性。

地面上的后向散射杂波或许会干扰很多地面雷达和机载雷达,但却是合成孔径雷达成像的目标,通过对不同地物回波的分析,可以掌握大量的信息。
因此,同一种自然环境的回波在一种应用中是不需要的杂波,而在另一种应用中可能就是需要提取的关键信号。例如鸟杂波可能不是常规雷达希望的“目标”,但是对于分析鸟类迁徙特性的应用来说,“鸟杂波”正是其研究的对象。
杂波与雷达目标的回波相似,杂波功率也可以用杂波散射截面积(RCS)来描述,杂波的平均RCS为:

杂波散射系数无量纲,它与雷达系统参数有关,例如雷达波长、极化特性,照射区域和照射方向等;地杂波还与地表面的参数有关,例如地面形状、粗糙度、覆盖层的复介电常数等;海杂波与风速、风向和海面蒸发等参数有关。
海面具有高动态特性,对海上和沿海雷达系统而言,海杂波尤其具有挑战性。电磁波以接近水平的入射角与海面相互作用,在如此低的掠射角度下,为了恒虚警率(CFAR)检测而建模的海杂波统计分布不再适用。



海上雷达系统跟踪的目标可能被海杂波产生的虚假警报所淹没,而导致感兴趣的目标在强海杂波背景下可能检测不到。海杂波的反射系数是非常复杂的,影响的因素很多,除了和雷达参数有关,显然还和海况息息相关,经验模型经常将反射系数表示成海况的函数,在不同条件和不同模型的情况下,反射系数的值不同。



更多详细内容可查看Keith Ward的《Sea Clutter:Scatter ,the K Distribution and Radar  Performance》。





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