一、什么是雨雪杂波
雷达杂波通常指的是除雷达探测目标以外的散射回波，主要包含地物杂波、海杂波和气象杂波等。根据杂波的不同特性，可以将杂波分成体杂波和面杂波。海杂波和地杂波都属于面杂波，雨、雪、云等气象杂波是主要的体杂波，其它如灰尘、爆炸物颗粒等也是体杂波。雨雪杂波是指目标周围的雨水、冰雹和雪经雷达照射反射回雷达接收机的回波。
雨雪等气象杂波干扰是影响船舶在海上安全航行的重要干扰之一。它覆盖范围非常广，在雷达屏幕上显示为大块片状，图像亮度较大，且边缘不整齐和不清晰，当有小型的船舶进入到雨雪范围内时，很可能会被雨雪杂波所淹没，对船舶驾驶人员准确识别目标造成很大的影响。因此，在航海雷达专业培训和评估中，对于雨雪杂波图像的识别和抑制调节的学习是非常重要的。为使学生在培训中能够感受到更真实的航行环境，雨雪杂波图像的模拟仿真研究是很有必要的。
二、雨雪杂波信号仿真
2.1杂波散射单元划分
根据雨雪降水率和空间分布的随机性建立了雨雪三维分布模型，可以生成不规则分布和不同范围的雨雪。以雷达天线的波束宽度和有效照射单元体积作为参数建立了单波束网格化模型，考虑雨雪分布及量程调整，实现了雨雪区域网格模型的自适应变化，并根据雨雪的后向散射性，建立雨雪回波强度模型，在计算中考虑了降水率的分布、雨雪衰减的影响，得到每个网格内的所有雨雪粒子产生的杂波功率，得出更精确的雨雪杂波强度。并对杂波强度进行亮度分级，得到雷达显示区域中每个雨雪粒子所在像素点的亮度值，根据雷达圆周扫描成像的原理编程实现对雨雪杂波图像的模拟显示。
以二维网格模型为例，网格划分过程如下图：
首先根据雷达距离分辨率和方位分辨率将照射区域划分成许多独立的网格单元，由于网格内散射体间隔小于雷达的分辨率而无法区分，可以把网格内的散射体组成一个复合散射体，把此复合散射体当成一个散射点来处理，这样照射区域内的面杂波被划分为多个大小为 Δr×∆θ 的网格单元。Δr为雷达距离分辨率，∆θ为雷达方位分辨率。同理，对于体杂波而言，杂波被划分为多个Δr×∆θ×∆h的网格单元，∆h为雷达垂直分辨单元，对于航海雷达实际模拟中Δr、∆θ和∆h的确定可用如下公式计算：
2.3杂波幅度分布
常用的杂波建模方法有ZMNL法（零记忆非线性法）、 SIRP法（球不变随机过程法）、SDE法（随机微分方程法）等，无论哪种模拟方法，其本质都是要产生满足某种概率密度和相关函数（或功率谱密度）的随机序列。常见的杂波幅度分布有瑞利（Raleigh）分布、韦布尔（Weibull）分布、对数正态（Log-Normal）分布、K分布等。常见的杂波幅度分布有瑞利（Raleigh）分布、韦布尔（Weibull）分布、对数正态（Log-Normal）分布、K分布等。
采用ZMNL法对瑞利分布杂波进行仿真的效果如下图：
2.4雨雪杂波回波计算
三、仿真结果分析
以本公司“发鸠”产品模拟器为例，模拟产生瑞利分布雨雪杂波，降雨等级为大雨，同时本模拟器软件除可以模拟产生仿真雨雪杂波外，还可加载真实雷达采集的雨雪回波，能够更加逼真的模拟出真实杂波环境，其仿真效果如下图：
四、小结
本文利用各种模型和算法对雨雪杂波的分布和强度进行处理，能够较逼真的模拟产生雨雪杂波，同时结合真实雷达采集到的雨雪杂波，进一步增加了杂波环境的真实性，可满足雷达操作员的训练要求，提高训练效果，提升雷达操作使用人员在复杂海战场杂波背景条件的应对处理能力，对于训练操作员对杂波中目标的正确检测和跟踪都具有十分重要的意义。
参考文献：
【1】 航海雷达模拟器中雨雪杂波图像的模拟仿真研究，赵宏宇，刘克中，杨星，蔡学龙
【2】 基于 FPGA 的杂波算法设计与仿真，王楠
【3】 船用雷达回波模拟的研究与实现，陈闹
【4】 雷达海杂波与气象杂波模拟方法研究，黄向清1，林新党
【5】 航海雷达模拟器中的雨雪杂波图像模拟方法研究，赵宏宇