基于ZMNL的杂波仿真

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用ZMNL方法实现地面杂波的建模与仿真

简报
用ＺＭＮＬ方法实现地面杂波的建模与仿真
刘凡１甜，艾加秋１’２
（１中国科学院电子学研究所，北京１００１９０；２中国科学院研究生院，北京１００１９０）（２００９年９月１４日收稿；２００９年１１月２５日收修改稿）
ＬｉｕＦ，ＡｉＪＱ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｃｌｕｔｔｅｒｕｓｉｎｇＺＭＮＬａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０１０，２７（２）：２７５－２７９．
对上面杂波建模的过程进行仿真．在仿真结果中，我们假设随机序列长度为２００００点，方差为１，带宽为１００Ｈｚ，采样频率为１６００Ｈｚ．对数正态分布模型仿真结果和韦伯分布模型仿真结果如下．
由图１、图２对数正态分布和韦伯分布的仿真结果与理想函数之间的比较可知，使用ＺＭＮＬ方法模拟地杂波能够准确地符合理想分布函数模型，证明ＺＭＮＬ是有效的地杂波模拟方法．图２中韦伯分布函数的２个参数设定为ｑ＝１．２。Ｐ＝２．
ｃＩ＝省ＩＣＯＳＯ）。ｔ＋ｊ），Ｉｓｉｎｗ。ｔ，
（１）
其中，菇。、Ｙ。一Ｎ（０，矿２），杂波载频为Ｚ．电压吼可以表示为
ｑ＝√菇；＋Ｙ：，
（２）
可知，如果用…表示瑞利分布杂波回波的包络振幅，则ＩｚＩ的概率密度函数（ＰＤＦ）为
ｆ（Ｉ…＝等唧『ｔ一（粤）】２．
（３）
矿
、盯，ｏ
当高分辨率雷达对地面进行低入射角探测时，地物杂波的分布与瑞利分布明显不同．杂波包络的
ｆ（Ｉｚ１）＝号（掣）Ｐ１唧【（一粤）’】，
（１３）
累积概率分布函数（ＣＤＦ）
Ｆ（Ｊ川“一ｅｘｐ｛一（掣）’），

基于改进的ZMNL和SIRP的K分布杂波模拟方法

基于改进的ZMNL和SIRP的K分布杂波模拟方法朱洁丽;汤俊【期刊名称】《雷达学报》【年(卷),期】2014(3)5【摘要】Zero Memory NonLinearity (ZMNL) and Spherically Invariant Random Process (SIRP) are two commonly used methods in K-distribution clutter simulations. An improved simulation method, which adds abranch of Gamma-distributed variable and extends the shape parameter to arbitrary positive real, is proposed to address the clutter simulation error in the conventional ZMNL method. To reduce the computation required for the conventional SIRP method, an improved method of modulation variable generation is also proposed, what avoids large computations for solving nonlinear equations and improves the simulation speed. The simulation results verify the effectiveness of the improved methods.%零记忆非线性变换(ZMNL)法和球不变随机过程(SIRP)法是模拟K分布杂波的两种常用方法。

针对传统ZMNL方法中形状参数(半)整数化所导致的杂波模拟偏差问题，该文提出采用增加Gamma分布生成支路的方法进行改进，改进后的方法能够模拟任意形状参数的 K 分布杂波；针对传统 SIRP 方法运算量较大的问题，给出了一种改进的调制变量产生方法，该方法能够避免求解非线性方程，极大地降低了运算量，提高了仿真速度。

一种改进的ZMNL雷达杂波仿真方法

姜斌王宏强。和湘郭桂蓉
（１国防科技大学四院空间信息技术研究所，长沙４０７；１０３２通信指挥学院，武汉４０１）３００摘要：雷达杂波仿真是雷达研究的一项关键技术，本文首先深入研究了几种经典杂波模型的统计特性；在此基础上，
维普资讯
第２３卷第３期
２ｏ７０
信号处理
ＳＧＮＲＯＣＳＩＩＡＬＰＥＳＮＧ
Ｖｏ．３．Ｎｏ３Ｉ２．
６月
Ｊｎ２ｏｕ．０７
一
种改进的ＺＭＮＬ雷达杂波仿真方法
Ｋｅｙｗｏｒｓ：ＺｄＭＮＬ；ｇｎｒｌｔｒｍｏｅｓｏｌｘｃｐｔｕ；ｒａｉａｌｉｅｌｒｉｈｓｃ；ｓｌｔｎｅｅａｃｕｔｄｌ；ｃｍｐｅｅｓｍｌｅｒｅｚｅｌａｆｔｎｐｙｉｓｉａｉｌｂｎｒｉｅｍｕｏ
引入最小相位特性与复倒谱技术，给出了一种物理可实现的滤波器产生方法，同时详细阐述了物理可实现经典杂波随机序列产生的流程；最后，进行了仿真实验，仿真结果证明了该方法的准确性和有效性。该方法产生的杂波信号可用于雷达信号模拟、雷达图像分析及雷达最优信号处理器的设计。关键词：ＺＬＭＮ；经典杂波模型；复倒谱；物理可实现线性滤波器；仿真
ｆａｕｅａｄｃｍｐｅｅｓｕｔｃｎｌｇ，ｉｐｐｒｅｕｅｅｔｃｎｑｅｏｅｒａｉｂｅｆｔｒｉｈｓｃ．ｅｈｔｏｆｇｎｒ — ｅｔｒｎｏｌｘｃｐｔｍｈｏｏｒｅｙｔｓａｅｄｃｓｔｅｈｉｕｆｔｅｚｌｌｐｙｉｓＴｎｔｅｍｅｈｏｅｅａｈｈｈｌａｉｅｎｈｄｔｎｏｅｅａａｄｍｌｔｒｅｕｎｅｓｓｔｆｒｍｆｕｄｙＦｎｌ，ｈｉｌｔｎｉｐｃｓｅｎｈｅｕｔｐｖｈａｉｉｉｆｎｒｒｎｏｃｕｔｓｓｑｅｃｓｉｅｏｔｐ０ｎｌ．ｉａｙｔｅｓｍｕａｉｓｒｅｓｄａｄｔｅｒｓｌｒｅｔｅｖｄｔｏｇｌｅｈｌｏｏｓｏｌｙｎｅａｉｏｔｔｄｐｏｏｅｎｔｉａｅ．ａｄｖｒｃｔｅｍｅｏｒｐｓｄｉｈｓｐｐｒＴｅｃｕｔｒｇｎｒｔｄｂｉｍｅｏａｅｕｅｎｔｅｓｍｕａｉｎｏａａｉｎ，ｙｆｈｈｈｌｔｓｅｅａｅｙｔｓｅｈｔｄＣｂｓｄｉｈｉｌｔｒｄｓｇａｈｎｏｆｒｌｎｌｓｓｏａａｉｇｎｐｉａｉｒｄｓｌｐｏｅｓｒａａｙｉｆｒｄｍａｅａｄｏｔｚｔｎｏａａｉａｒｃｓｏ．ｒｉ：Ｉｎｆｔｅｋｙｔｃｎｑｅｎｔｅｒｄｒｒｓａｃｏｅｒｄｌｔｒｓｍｕａｉｎ，ｒｔ，ｉａｅｔｄｅｔｔｔｓｓｒｔａｔｓｏｅｏｅｈｉｕｓｉｈａａｅｒｈｆｒｔａａｃｕｔｉｌｔｉｈｅｅｈｒｅｏｆｌｔｓｐｐｒｓｕｉｓｓａｉｉｉｙｈｓｓｃ

基于ZMNL法的相关雷达杂波建模与仿真

基于ZMNL法的相关雷达杂波建模与仿真杜勇;李依林;杨海粟【摘要】本文应用零记忆非线性变换（ZMNL）法，对幅度分布特性为Rayleigh 分布、Lognormal分布以及WeiBull分布，功率谱特性为高斯谱的雷达杂波进行了建模和仿真，并总结出ZMNL法仿真雷达杂波的一般步骤，实现了满足一定幅度分布和功率谱特性的相参雷达杂波动态实时模拟。

仿真结果与模型比较吻合，证明了ZMNL法的有效性。

%Based on Zero Memory Nonlinearity (ZMNL) transform algorithm, the radar clutter with amplitude dis- tribution characteristic as Rayleigh, Lognormal/and Weibull distributions and power spectrum characteristics as Gaussian spectrum is modeled and simulated and a general procedures for simulating radar clutter based on AMNL are summarized for Radar clutter; and real-time dynamic simulation for coherent radar clutter is implemented which can meet some amplitude distribution and power spectrum characteristics. The simulated results are coincided with the model, and prove validity of ZMNL algorithm.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P11-14)【关键词】零记忆非线性变换;分布;相关;杂波建模【作者】杜勇;李依林;杨海粟【作者单位】西安电子工程研究所,西安710100;西安电子工程研究所,西安710100;西安电子工程研究所,西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN951 引言在杂波背景下进行信号处理和目标检测是雷达的基本任务之一，在实验室快速、准确地模拟雷达杂波，不仅仅能为雷达目标检测算法的设计、杂波抑制处理器的设计提供重要的参考，还能将部分外场试验的工作量转移到实验室进行，缩短雷达研发周期，节省大量试验经费。

基于ZMNL方法的海杂波模型仿真探讨

基于ZMNL方法的海杂波模型仿真探讨摘要海杂波作为环境波形中最为复杂的一种波形，常利用瑞利分布、对数正态分布、韦伯尔分布和K分布等几种常见模型对其进行描述。

本文主要介绍利用零记忆非线性变换法（ZeroMemory Nonlinearity）對于雷达波形进行仿真。

关键词海杂波；零记忆非线性变换法；杂波统计模型雷达杂波干扰历来是雷达科技工作者和观测者十分关注的课题，很多情况下，限制雷达探测能力的不是接收机的内部噪声，而是环境杂波。

研究杂波的形成机理，杂波的反射强度与雷达参数的关系，讨论杂波的分布特性等这些都可以为制定雷达方案、选择雷达参数，采取各种抗杂波的措施、杂波模拟等工作提供理论依据，指明技术方向，避免雷达的设计研究工作一定程度上的盲目性。

近半个世纪以来，人们对雷达杂波问题进行了大量的理论研究和试验测定，对雷达杂波的特性认识已经逐渐深入。

先后建立了几种雷达杂波统计模型，包括瑞利分布、对数正态分布、韦伯尔分布和K分布等。

对杂波进行分析，建立准确的杂波统计模型以及相应的仿真方法，一方面可以为雷达模拟器提供逼真的杂波环境模型；另一方面，也有助于雷达杂波滤波器的设计和实现，提高抑制杂波的能力，提高雷达探测性能。

所以，雷达环境特性的研究，对提高雷达性能有着十分重要的意义，特别是面对现代目标隐身技术和超低空突防的威胁，愈加显得重要。

现代雷达系统越来越复杂。

在雷达研制和生产的各个阶段，都离不开对雷达性能和指标的测试。

如全部采用外场测试，将消耗大量的人力、物力、财力且易受天气状况影响，延长研制周期。

而利用现代仿真技术和数字电路技术的雷达信号模拟器，以其经济灵活和可重复性等优点，已成为雷达系统的设计、开发和测试中不可缺少的重要组成部分。

一些技术发达国家都比较普遍的使用雷达信号模拟器，凡是用雷达作为探测手段的武器系统，一般都配有比较先进的雷达信号模拟器，以便逼真地模拟威胁背景。

因此，研制高性能的雷达信号模拟器是我军武器装备发展所迫切要求的下，以计算机为基础的仿真是目前雷达界公认的以可控方式经历和测量全部雷达性能的唯一办法。

基于ZMNL的相关广义复合分布宽带雷达杂波仿真

基于ZMNL的相关广义复合分布宽带雷达杂波仿真
谢灵巧;陈祝明;江朝抒;周云
【期刊名称】《信号处理》
【年(卷),期】2009(025)009
【摘要】在宽带雷达体制下,雷达杂波的幅度统计模型更适合用广义复合分布(GC_pdf)模型描述.本文推导了广义复合模型的表达式;在此基础上利用相关广义复合序列的高阶自相关系数,推导了相关高斯序列与相关广义复合分布序列相关系数间的非线性关系;从而提出了基于这种非线性关系变化的零记忆非线性变换法(ZMNL)仿真广义复合分布杂波的算法.最后还利用此算法仿真了几种常见特殊广义复合分布(K分布,Weibul分布,广义K分布)序列以及一般广义复合分布序列,仿真结果验证了该算法的有效性和准确性.
【总页数】6页(P1463-1468)
【作者】谢灵巧;陈祝明;江朝抒;周云
【作者单位】电子科技大学电子工程学院,四川,成都,610054;电子科技大学电子工程学院,四川,成都,610054;电子科技大学电子工程学院,四川,成都,610054;电子科技大学电子工程学院,四川,成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN955
【相关文献】
1.相关广义复合分布雷达海杂波仿真 [J], 侯孝民;马宏;阮航;姜坤;魏绍杰
2.基于ZMNL的相关复合K分布雷达海杂波仿真 [J], 赵巨波;万建伟;王永杰
3.基于ZMNL的相关广义K分布宽带雷达杂波仿真 [J], 陈金明
4.基于ZMNL法的相关韦布尔分布杂波仿真 [J], 王波;李万玉
5.基于ZMNL的相关广义复合分布雷达海杂波仿真 [J], 赵翠;江朝抒;马静;赵越因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

雷达海杂波K分布序列模型仿真ZMNL和SIRP方法比较分析

雷达海杂波K分布序列模型仿真ZMNL和SIRP方法比较分析叶灵伟;夏栋;郭维波【摘要】K分布序列模型是比较逼近真实海杂波特性的仿真模型,在海杂波仿真中应用广泛。

而ZMNL和SIRP是产生海杂波随机序列常见的两种方法。

本文介绍了ZMNL和SIRP两种方法产生海杂波随机序列的流程,然后对两种方法产生数据与真实海杂波数据的逼近程度进行了仿真。

经过比较分析,相对于ZMNL法,SIRP 法产生的海杂波数据在幅度分布和频谱特性更接近于真实数据,在计算速度允许的情况下优先选择SIRP法。

【期刊名称】《建模与仿真》【年(卷),期】2018(007)001【总页数】6页(P8-13)【关键词】海杂波;K分布模型;ZMNL;SIRP【作者】叶灵伟;夏栋;郭维波【作者单位】[1]海军航空大学青岛校区,山东青岛;;[1]海军航空大学青岛校区,山东青岛;;[1]海军航空大学青岛校区,山东青岛;【正文语种】中文【中图分类】TN951. 引言雷达对海探测过程中，海杂波的存在严重影响了对海上目标探测，因此海杂波特性分析及仿真一直是雷达工程人员很关心的问题。

海杂波由海面后向反射产生，杂波幅度随时间和空间随机起伏，可用Rayleigh、对数正态、韦布尔等分布模型仿真。

根据高分辨率雷达在低视角的海杂波数据，K分布的复合形式可以更好地与实测海杂波数据相匹配[1]。

海杂波数据序列可由概率密度函数和自相关函数随机数产生，目前存在两种常见的相关随机序列的产生方法，零记忆非线性变换法(ZMNL)和球不变随机过程法(SIRP)，本文将对两种方法的仿真效果进行比较和分析。

2. NL法模拟相关K分布海杂波零记忆非线性变换法(ZMNL)的思路是[2]：采用非线性变换将高斯过程变换为具有伽马统计特性的过程，简单地把局部功率和散射分量相乘就可以生成K分布杂波。

仿真相关伽马过程的方法是以一个零均值、单位方差的相关高斯过程作为出发点，随后通过解下面方程得到零记忆非线性变换将其映射到一个伽马过程y：与产生高斯时间序列和具有指定相关性随机场的标准方法相结合，这种方法可以产生具有伽马单点统计特性的相关时间序列和随机场，在输入和输出过程的相关函数之间可以建立直接的联系。

基于Matlab的机载雷达的地杂波仿真实现及抑制技术

机载雷达的地杂波仿真实现及抑制技术摘要机载雷达由于架设在运动的高空平台上，具有探测距离远、覆盖范围大、机动灵活等特点，应用范围相当广泛，可以执行战场侦察、预警等任务。

在海湾战争、伊拉克战争中起到关键作用，在现代战争中越来越不可缺少，因此近年来受到广泛重视。

但由于机载雷达的应用面临非常复杂的杂波环境，杂波功率很强，载机的平台运动效应使杂波谱展宽。

此外，飞机运动时，杂波背景的特性会随时间变化。

因此，有效地抑制这种时间非平稳和空间非平均的杂波干扰时雷达系统有效完成地面目标和低空飞行目标检测必须解决的首要问题。

杂波研究经过几十年的发展，仍然是雷达技术的热点。

机载PD雷达地杂波强度大、杂波谱分布广，特别在下视状态下在所有的距离上都成为目标检测的背景。

本文从机载下视雷达地杂波散射机理出发，结合机载下视雷达杂波的特殊性，首先概括了机载雷达常用的杂波信号的特性即空间相关性和时间相干性，讨论了几种常用的相关杂波的模拟方法，做出了有效地模拟结果，并在Matlab平台上仿真实现，仿真结果与理论分析正好吻合，提高了杂波模拟的逼真度。

并对机载雷达波抑制技术进行研究，分析总结了地物杂波频谱的组成特性，系统的阐述了机载雷达杂波抑制的基本理论及其发展动态。

重点讨论了AMTI杂波抑制技术并给出仿真结果。

关键词：机载雷达；地杂波；杂波抑制；AMTIGround Clutter Simulation and SuppressionFor Airborne RadarABSTRACTRadar equipped in an airborne has many merits such as seeing things beyond the visibility of Ground-based radar, flexibility in application. It plays an important part and is widely used in national defense. Its value of application has been testified in the war of Gulf and Iraq. So it attracts great attention of many nations in the world. But airborne radar will face highly complicated clutter environment. The complexities of clutter back ground mainly embody in large amplitude interference of ground clutter and clutter spectrum spread caused by platform movement effect. And the characteristics of the ground clutter change as well as time change. The key to the settlement of the question of effective detection of ground and low air targets lies in adaptive of effective clutter suppression in airborne Radar.Radar clutter is still a hot topic after decades of study. Pulse-Doppler radar clutter is quite strong with widely distributed power spectrum. Especially when the radar is in the "look down mode", it is the background of target detection in all range gates.Firstly, the surface clutter scattering mechanism of airborne radar is analyzed, and the characteristics of clutter including special correlation and time correlation are summarized for airborne radar in a look down mode. Then all simulations are carried on Matlab platform and the results accord well with theoretical analysis. This dissertation focuses on studying adaptive clutter suppression of airborne Radar. The characteristics of the ground clutter are analyzed and presented. The development and the theories of clutter suppression of airborne Radar are described systematically.Key Words: airborne radar; ground clutter; clutter suppression; AMTI目录第一章绪论 (1)1.1课题背景与研究意义 (1)1.2杂波仿真技术的发展和研究现状 (1)1.3主要研究内容 (2)第二章机载雷达地杂波的特性分析及仿真原理 (5)2.1机载雷达地杂波回波谱分析 (5)2.1.1 主瓣杂波频谱 (5)2.1.2主瓣杂波频谱分析 (7)2.2机载雷达地杂波仿真原理 (8)2.2.1基本雷达方程 (8)2.2.2杂波信号的特性 (9)第三章机载雷达地杂波仿真实现 (12)3.1高斯分布统计模型 (12)3.2非高斯分布统计模型 (14)3.2.1对数正态（Lognormal）分布 (14)3.2.2韦布尔（Weibull）分布 (16)3.2.3 K分布和gamma分布 (18)3.3 机载雷达杂波特性 (21)3.4机载雷达不确定场地地面杂波仿真 (22)3.4.1模型假设及输入参数 (22)3.4.2散射单元的划分 (23)3.4.3 杂波散射单元回波信号 (25)3.4.5 回波叠加 (27)3.4.6 机载雷达杂波仿真结果 (28)第四章机载雷达地杂波抑制技术 (30)4.1 动目标显示（MTI） (30)4.2 单延迟线对消器 (31)4.3 双延迟线对消器 (33)4.4 反馈延迟线对消器（递归滤波器） (35)第五章结论与展望 (37)参考文献 (39)附录A (41)致谢 (47)第一章绪论1.1课题背景与研究意义机载雷达是探测陆地或海面飞行的轰炸机、攻击机、巡航导弹、武器直升机等利用地物地形屏障作掩护的超低空突防武器系列的有利武器之一，在现代战争中起着举足轻重的作用。

海杂波的建模与仿真

信息与通信工程学院综合实验(1)设计报告海杂波的建模与仿真学号：S专业：通信与信息系统学生姓名：韩鹏任课教师：穆琳琳2011年6月海杂波的建模与仿真韩鹏摘要：海杂波的建模与仿真是雷达目标模拟中环境模拟的重要部分。

仿真得到的海杂波数据良好与否是雷达最优化设计及雷达信号处理的关键。

海杂波的存在对雷达的目标检测、定位跟踪的性能都将产生影响，因此，在海杂波为主要干扰源的情况下，有必要对雷达探测区域内的海杂波特性进行分析，本文给出了海杂波的一些相关特性和几种分布下海杂波的模型以及两种海杂波的模拟方法，一种是无记忆非线性变换法(Zero Memory Nonlinearity,ZMNL)，另一种是球形不变随机过程法(Spherically Invariant Random Process,SIRP)，最后给出ZMNL模拟方法的仿真。

关键词：海杂波随机过程建模与仿真ZMNL SIRP一、实验目的海面上反射回来的不需要的杂波称为海杂波。

海杂波的存在对雷达的目标检测、定位跟踪的性能都将产生影响，因此，在海杂波为主要干扰源的情况下，有必要对雷达探测区域内的海杂波特性进行分析，建立准确的海杂波模型，一方面可以为雷达系统仿真提供逼真的杂波环境的模型；另一方面则有助于雷达杂波滤波器的设计和实现，提高抑制杂波的能力，提高雷达的探测性能。

因此，海杂波的建模与仿真具有重要意义。

二、实验内容简介2.1海杂波的概念和统计性质2.1.1海杂波的概念大家都知道，雷达系统的主要功能是目标检测，即发现目标。

还可以在一个或者多个雷达坐标上，粗略的确定目标的位置。

雷达可以对目标进行重复测量的方法，沿目标轨道对目标进行跟踪，可以外推到未来位置，估计拦截点或落点，也可以向后外推，估计发射点。

但是当雷达探测位于陆地或海面上的目标时，雷达接受的不仅有目标的回波，而且叠加有不需要的被照射区域的回波，这部分回波在雷达术语里就被称为杂波。

雷达杂波就是雷达波束在物体表面形成的后向散射，海杂波就是海面上反射回来的杂波，它表现出更强的动态特性。

基于ZMNL的相关广义K分布宽带雷达杂波仿真

基于ZMNL的相关广义K分布宽带雷达杂波仿真
陈金明
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2010(023)010
【摘要】广义K分布(GK-pdf)模型,是一种适用于宽带雷达杂波仿真的分布模型.文中首先研究了广义K分布模型及其统计特性,得到了相关系数之间的非线性关系.从而利用零记忆非线性变换(ZMNL)方法仿真了相关广义K分布杂波,给出了基于ZMNL法的相关广义K分布杂波序列仿真原理和算法流程图,并仿真了几种经典的特殊广义K分布.仿真结果表明了该方法的有效性、准确性.
【总页数】4页(P72-75)
【作者】陈金明
【作者单位】西安电子科技大学,电子对抗研究所,陕西,西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.基于ZMNL的相关复合K分布雷达海杂波仿真 [J], 赵巨波;万建伟;王永杰
2.基于ZMNL法的相关韦布尔分布杂波仿真 [J], 王波;李万玉
3.基于球不变过程的相关广义伽玛分布雷达杂波仿真 [J], 谢灵巧;陈祝明;江朝抒;周云
4.基于ZMNL的相关广义复合分布宽带雷达杂波仿真 [J], 谢灵巧;陈祝明;江朝抒;
周云
5.基于ZMNL的相关广义复合分布雷达海杂波仿真 [J], 赵翠;江朝抒;马静;赵越因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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基于ZMNL的杂波仿真杨自柱摘要杂波在雷达环境模拟中有着重要的作用，其特性可以用幅度分布特性和频率分布特性来描述。

ZMNL法和SIRP法是目前最常用的两种杂波模拟方法，文中对这两种方法分别作了详细的介绍，并且详细讨论了基于以上两种方法的瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布和K分布杂波的产生原理和仿真流程。

为了研究杂波环境下的信号处理问题，本文借助ZMNL 方法设计了一套雷达杂波仿真系统，利用统计模型对雷达接收机可能遇到的气象杂波、地杂波、海杂波、箔条干扰等各种杂波类型进行了计算机模拟，并给出了合理的仿真结果。

随后重点用ZMNL 法对高斯谱对数正态分布分布杂波进行了仿真，同时得出了有价值的仿真结果。

最后，对所产生的杂波作了功率谱估计。

实验结果证明，基于ZMNL方法的雷达杂波模拟方法是快速准确并且有效可靠的。

关键词:ZMNL；相关雷达杂波；建模与仿真；统计模型；功率谱估计AbstractRadar clutter plays an important role in the simulation of radar environment, statistical characterization of which can be described by the amplitude distribution characteristic and frequency distribution characteristic. Zero Memory Nonlinearity (ZMNL) transform and Spherically Invariant Random Process (SIRP) are two kinds of simulation methods of radar clutter used frequently at present. A detailed introduction of the two methods is given in this paper. Based on the two methods, the principle and flow of simulation of Rayleigh, Log-Normal, Weibull and K-distributed clutters are discussed in detail.In order to process signals embedded in clutter, a simulation system of radar clutter based on ZMNL using statistic models is designed. It simulates some kinds of radar clutter such as weather, ground, sea clutter, chaff and the result is reasonable for practical work. Subsequently, Log-Normal-distributed clutters based on Gaussian spectrum are simulated using ZMNL method, and some valuable simulation results are drawn. Finally, some power spectrum methods are used to analyze the clutter data. The validity of the methods is proved by simulated results，and the radar clutter simulation based on ZMNL is fast and accurate, as well as effective and reliable.Keywords:ZMNL; coherent radar clutter; modeling and simulation; statistical model; power spectrum estimation第一章概述杂波是雷达信号检测和处理的固有环境，在杂波背景下进行信号处理是雷达的基本任务之一。

通常杂波信号的强度远远超过目标信号，并且杂波谱常常接近于目标，这些因素增大了雷达杂波处理的难度。

为了有效地在杂波背景下检测信号，人们对杂波的性质进行了大量研究，并总结出多种杂波仿真方法。

对于雷达信号处理和雷达系统设计以及电子战系统仿真模拟来说，找到一种快速、准确的模拟雷达杂波的方法是十分重要的。

本毕业设计便是力求从雷达杂波分析设计的角度，设计成型的物理可实现线性滤波器完成预先给定的符合对数正态分布的随机数据的ZMNL（零记忆非线性变换）方法的实现。

1.1 雷达杂波研究现状模拟产生具有一定概率分布的随机序列的方法已经趋于成熟，但产生具有一定概率的相关随机序列的方法正处于研究之中。

有两种方法比较成熟，一种是球形不变随机过程法（SIRP），该方法的基本思想是首先产生一个相关的高斯随机过程，然后用满足要求的单点概率密度函数的随机序列进行调制，由于该法受所求序列的阶数及自相关函数的限制，且计算量大，所以不易形成快速算法；另一种就是ZMNL，它的基本思想是首先产生相关的高斯随机过程，然后经过某种非线性变换得到所求的相关随机序列，这种方法的缺点就是输入序列与输出序列间有复杂的非线性关系，因此必须寻找输入序列与输出序列的相关函数间的非线性对应关系。

近代雷达研究表明：雷达杂波的特性直接影响着雷达对目标检测和跟踪的性能，比如杂波的功率谱特性与雷达的动目标显示（MTI）滤波器设计有关；杂波的幅度起伏特性与雷达的恒虚警处理有关；杂波的空间特性对杂波消除处理前的信噪比的测试，以及杂波消除后剩余杂波的检测与跟踪都有重要的影响。

为了正确评价雷达信号处理算法的优劣，同时为选择信号处理方案提供理论依据，模拟雷达杂波应该能够逼真的模拟信号环境，要达到这个目标就必须对杂波的一些重要特性做深入的分析和研究。

而有关杂波相关特性，特别是在空间相关特性方面进行系统分析。

以上就是当前雷达杂波研究的现状，本文主要偏向于从模拟产生具有一定概率分布的随机序列的方法（ZMNL方法）进行综合阐述，实践证明，这种方法对解决雷达杂波信号分析是行之有效的。

1.2 常规雷达杂波类型简介1.2.1 杂波的相关特性杂波统计模型的相关性包括时间相关性和空间相关性。

杂波的时间相关性常用杂波功率谱来描述，是指来自同一区域杂波回波信号间的相关性，即来自同一杂波距离分辨单元的不同回波脉冲间的相关性。

而空间相关性是指从径向的两块分离区域杂波回波信号间的相关性，也即来自不同杂波距离分辨单元均值的相关性。

另外，杂波信号的空间相关性是指两个分离的反射信号之间的相关性。

目前关于杂波空间相关性的研究存在两种观点，一种观点是杂波的空间相关性与雷达脉冲宽度有关。

为得到两个统计独立的回波所需的间隔约为一个脉宽所对应的距离，即相关距离大致对应于两个距离分辨单元。

此外，方位向上的空间相关性由天线方位波束宽度决定。

对这一结论的解释是：雷达回波是分辨单元所包含的散射体散射强度平均的效果，分辨单元面积越大，平均的效果越明显，因此脉宽越宽、波束宽度越宽、对应的分辨单元面积越大，相关距离也就越大。

在低分辨率雷达下，调制分量的相关距离很大，因此在雷达信号处理的距离区间内，可以认为杂波的均值是空间不变的。

另一种观点认为：杂波的空间相关性与散射表面自身结构有关。

本文的重点不在于讨论这两方面的区别，而更偏重于讨论杂波统计模型的时间相关性。

1.2.2 常规雷达杂波类型及其分布模型常见的雷达杂波的建模如下：1）对数正态分布模型：对数正态分布模型适用于复杂地形、低擦地角的杂波数据或者平坦区高分辨率的海杂波数据。

其概率密度函数表示为：221()exp[ln (/)/2]2c c f x x μσπ=- 0,0,0c c x σμ>>> (1) 式中，μc 为尺度参数，σc 为形状参数。

产生对数正态分布杂波分布的模型如图1-1所示：图1-1 对数正态分布杂波序列分布模型2）韦布尔分布模型：相对于对数正态分布，韦布尔分布能够更为准确地描述高分辨率雷达或低擦地角的雷达地杂波幅度特性以及海杂波幅度特性。

其概率密度函数表示为：1()()()exp[()]p p p x x f x q p q-=- (2) 221/12()p x ωω=+ (3)(2)、(3)两式中，p 是形状因子，q 为比例因子，ω1，ω2为具有相同正态分布N(0, σ2)且相互独立的随机变量，并有q=(2σ2)1/p 。

基于此产生韦布尔分布杂波序列分布的模型如图1-2所示。

图1-2 韦布尔分布序列分布模型3） K 分布模型：对数正态分布和韦布尔分布模型都是基于单一点统计量，所以它们只适合于单个脉冲检测情况，缺乏模拟杂波的时间和空间相关性。

K 分布模型能很好地满足所观察的幅值测量特性，并包括了脉间的相关性能。

K 分布作为一种新构造的混合模型，适用于描述多种高分辨低擦地角的地杂波和海杂波。

K 分布的概率密度函数表示为：12(;,)()()()2v v x x f x v K v αααα-=Γ (0,0)x v >> (4) 式中，Γ(·)为伽马函数，是第二类修正贝塞尔函数，ν是形状参数，α为标度参数。

对于大多数雷达杂波，ν的取值范围：0. 1 <ν<∞，当ν→0. 1时，雷达杂波有长的拖尾，当ν→∞时，杂波的分布接近于瑞利分布。

对于相干相关K 分布杂波来说，难以找到一种适用的非线性关系，一般采用SIRP 的模拟方法。

其产生K 分布杂波序列分布的模型如图1-3所示。

图1-3 K 杂波序列分布模型4）瑞利分布模型：当散射体的数目很多的时候，根据散射体反射信号振幅和相位的随机性，它们合成的回波包络振幅是服从瑞利分布的。

其概率密度函数为：222()exp()2xx f x δδ=- 0x ≥ (5) 基于此产生瑞利分布杂波序列分布的模型如图1-4所示。

图1-4 瑞利分布杂波分布模型1.3雷达杂波分析方法发展趋势目前使用的杂波模型主要有三种方式：（1）描述杂波散射单元机理的机理模型；（2）描述杂波后向散射系数σ0的概率密度函数的分布模型；（3）描述由实验数据拟合σ0与频率、极化、俯角、环境参数等物理量的依赖关系的关系模型。

作为雷达仿真所采用的杂波，在现阶段可能还会采用以上这些模型加以分析，随着雷达仿真技术的日益成熟，更多新型的、更加符合现实状况的模型将会被采用。