(七)MIT公开课雷达系统导论之雷达杂波

0 写在前面

所有的过分在乎他人的看法，都是因为我们不够了解自己，不够爱惜自己。—叔本华

1 杂波介绍

雷达回波包括：感兴趣目标的后向散射、接收器噪声、大气噪声、其他雷达干扰、干扰机干扰。来自不需要的物体的后向散射：地、海、雨、箔条、鸟、地面交通。

典型海军防空场景：

2 地杂波

地杂波属性：地杂波反向散射平均值：相对于飞机而言尺寸非常大。在统计上有所不同：频率、空间分辨率、几何形状、地形类型。地杂波回波的多普勒特性：固有多普勒扩散小。机械扫描天线增加了杂波的扩散。雷达平台的相对运动会影响地面杂波：机载、舰载。

地面雷达PPI照片：Mountainous Region of Lakehead, Ontario, Canada PPI Set for 30 nmi.

不同衰减水平：

雷达杂波几何模型：

杂波计算：杂波抑制应在45dB。

Joint U.S./Canada Measurement Program：

杂波物理特性：雷达参数：频率和空间分辨率。几何：俯仰角(距离和高度)。地形类型：地形地貌。

平均杂波强度与频率关系：

3 海杂波

海杂波的RCS取决于很多因素：风和天气(海情)、频率、极化、距离分辨单元、横向距离分辨单元、掠射角和其他很多未知变量。平均海杂波后向散射比地杂波小100多倍。

世界气象组织海洋状况：

海尖峰：在低掠角时，被称为“海尖峰”的尖锐海杂波峰值开始出现。这些海尖峰会导致过度的错误检测。

4 雨

雨水既衰减又反射雷达信号；随着波长的增加（频率的降低），降雨引起的问题显著减少；L波段的问题远小于X波段的问题。雨水是漫反射杂波：随风水平移动；具有平均多普勒速度和扩散。

PPI Display Radar Normal Video：无雨与大雨对比。

均匀降雨的反射率：降雨反射率随着f4（或1/λ4）的增加而增加，雨杂波在S波段是一个问题，在X波段或更高频率是一个重要问题，单位为dBm^2/m^3。

实测雨水的多普勒谱：非高斯分布，平均速度随雷达移动而变化，降雨量约为20毫米/小时，地面风力为30kts，6000ft 为50kts。

5 箔条

箔条：大量偶极子（金属或金属涂层）；每磅反射率高；最佳长度为雷达波长的1/2；随风而动。

箔条的使用：掩蔽：大型箔条云可以遮挡云层内或附近的飞机或导弹。欺骗：可以模仿导弹/飞机，造成错误

检测；箔条可以使雷达跟踪器偏离目标。

箔条反射率与密度：

AN/ALE-38 Chaff-Dispensing System：

6 鸟与昆虫

鸟类繁殖区和迁徙路线：在墨西哥湾沿岸的繁殖季节，有多达60000只的海鸟和涉禽群落。一万只鸟很常见。这些鸟很大；重量可达1公斤，翼展从0.75米到几米。

在密西西比河下游流域，已经确定了63个黑鸟栖息地，每个栖息地有100多万只。许多较小的栖息地也存在。这些鸟每天分散在30英里外觅食。

鸟的雷达特性：尽管鸟类的雷达回波相对较小，但鸟类密度如此之大，以至于鸟类经常会用虚假目标使雷达过载。由于鸟类以相对较低的速度移动，如果测量它们的速度，可以优先将低速鸟类排除在外。

Bird Example from Dallas-Fort Worth：

鸟的特性：鸟类实际上是移动点目标，速度通常小于60节，平均雷达横截面很小，但只是鸟的一小部分回波波动高达高水平（类似飞机），横截面在S波段和L波段共振。每平方英里有很多鸟，每平方英里10到1000只鸟，鸟类会在许多雷达中造成假目标问题，检测低横截面目标时的重大问题。

昆虫：昆虫会扰乱显示器，阻止检测到想要的目标。昆虫的密度可能比鸟类的密度高出许多数量级。昆虫的飞行路径通常遵循风的飞行路径。横截面可以表示为相同质量的球形水滴，Insect echoes broad side are 10 to 1,000 times than when viewed end on。

7 总结讨论

描述了许多不同类型的雷达杂波回波：地面、海洋、雨水和鸟类。除非得到有效处理，否则这些环境和人为现象将产生各种离散和扩散、移动和静止的假目标，可以使用多种信号和数据处理技术来抑制这些雷达杂波回波的影响。

8 参考文献

[1] 百度翻译

[2] MIT 公开课：Introduction to Radar Systems。