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一種利用外推獲得具有多次散射目標(biāo)遠(yuǎn)場(chǎng)rcs的方法

文檔序號(hào):9809204閱讀:598來源:國(guó)知局
一種利用外推獲得具有多次散射目標(biāo)遠(yuǎn)場(chǎng)rcs的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種近場(chǎng)-遠(yuǎn)場(chǎng)雷達(dá)散射截面(RCS)外推方法,特別是針對(duì)具有多次散 射目標(biāo)體的近遠(yuǎn)場(chǎng)變換處理方法,屬于散射測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 文南犬"An improved image-based circular near-field to far-field transformation,IEEE Transactions on antennas and propagation,2013,61(2),p989-993"公開了一種基于合成孔徑成像的RCS(Radar Cross Section)外推技術(shù)原理,該技術(shù)是 假設(shè)目標(biāo)的空間反射率分布函數(shù)不受照射條件變化的影響,是目標(biāo)本身的客觀特性?;?此近似處理,外推技術(shù)可應(yīng)用于近似不需要雙站信息的場(chǎng)合,通過ISAR成像獲知目標(biāo)散射 率分布,從而確定目標(biāo)散射,此過程使用了散射中心模型,即忽略了各散射中心的多次耦 合。文獻(xiàn)所述方法僅根據(jù)單站近場(chǎng)散射數(shù)據(jù)去推算遠(yuǎn)場(chǎng)的單站RCS,所有的雙站信息都沒有 被采用,這樣使得對(duì)具有多次散射目標(biāo)的外推結(jié)果誤差較大。在理論上,根據(jù)近遠(yuǎn)場(chǎng)散射之 間的鏈條關(guān)系,從近場(chǎng)信息評(píng)估遠(yuǎn)場(chǎng)RCS時(shí)需要完備的雙站散射信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 要解決的技術(shù)問題
[0004] 為了克服針對(duì)孤立點(diǎn)散射中心模型所提出的外推方法,在計(jì)算復(fù)雜耦合目標(biāo)時(shí)性 能下降,帶來較大誤差的問題。本發(fā)明提出一種基于多次散射目標(biāo)的近遠(yuǎn)場(chǎng)外推方法。
[0005] 技術(shù)方案
[0006] 本發(fā)明提出一種基于近場(chǎng)完備雙站信息的近場(chǎng)散射外推方法。該方法首先在獲取 目標(biāo)全角域的近場(chǎng)雙站散射信息后,對(duì)各角度下采集的近場(chǎng)散射數(shù)據(jù)進(jìn)行外推處理,然后 根據(jù)互易定理,將外推后的數(shù)據(jù)等效為"遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、近場(chǎng)接收"數(shù)據(jù)。接下來對(duì)該數(shù)據(jù)再進(jìn)行 一次外推,使其滿足"遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收"的條件,最后取出對(duì)角線上的元素獲得各角度的 遠(yuǎn)場(chǎng)RCS。
[0007] -種基于多次散射目標(biāo)的近遠(yuǎn)場(chǎng)外推方法,其特征在于步驟如下:
[0008] 步驟1:在測(cè)量半徑滿足近場(chǎng)條件R<2D2/A的空間內(nèi),對(duì)待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行散射測(cè)量得 至皖備的近場(chǎng)雙站散射數(shù)據(jù)E NN(θtN,θrN),ENN(θtN,θ rN)采用矩陣形式表示;其中,上標(biāo)NN表示 近場(chǎng)發(fā)射、近場(chǎng)接收;9tN表示各發(fā)射角度,范圍為-180°~180°,間隔為l°,t=l,2,……, 361; 0rN表示各接收角度,范圍為-180°~180°,間隔為1°,r= 1,2,……,361;
[0009]步驟2:采用基于合成孔徑成像的外推算法,將E_(0tN,0rN)的每一行作外推計(jì)算得 到ENF (ΘtN,0rF);其中,上標(biāo)NF表示近場(chǎng)發(fā)射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收;
[0010]步驟3:根據(jù)互易定理,將步驟2得到的外推數(shù)據(jù)ENF(0tN,0 rF)等效為E?(0rN,0tF);其 中,上標(biāo)FN表示遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、近場(chǎng)接收;
[0011]步驟4:采用基于合成孔徑成像的外推算法,將E?(0rN,0tF)的每一列作外推計(jì)算得 至|JEFF (0rF,ΘtF);其中,上標(biāo)FF表示遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收;
[0012]步驟5:提取EFF(0rF,0tF)矩陣對(duì)角線數(shù)據(jù),即為各角度下的后向單站RCS。
[0013]有益效果
[0014] 本發(fā)明提出的一種基于多次散射目標(biāo)的近遠(yuǎn)場(chǎng)外推方法,由于采用了目標(biāo)近場(chǎng)完 備的雙站信息,考慮到散射體其它方向散射場(chǎng)的波譜對(duì)某個(gè)方向散射總場(chǎng)的貢獻(xiàn),提出"多 發(fā)多收"模式下的外推方法。用電磁仿真軟件FEK0對(duì)二面角和腔體目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真,并通 過Matlab軟件進(jìn)行外推計(jì)算,結(jié)果表明外推遠(yuǎn)場(chǎng)RCS與遠(yuǎn)場(chǎng)RCS吻合良好,在親合區(qū)均值誤 差均小于0.5dB。在工程應(yīng)用中對(duì)于具有多次散射的復(fù)雜目標(biāo)RCS計(jì)算具有較高的精度。
【附圖說明】
[0015] 圖1:本發(fā)明的處理流程圖
[0016] 圖2: (a)二面角的幾何模型;(b)二面角的矩形直腔 [0017]圖3:二面角結(jié)構(gòu)外推遠(yuǎn)場(chǎng)RCS及遠(yuǎn)場(chǎng)RCS比較
[0018] 圖4:矩形直腔外推遠(yuǎn)場(chǎng)RCS及遠(yuǎn)場(chǎng)RCS比較
【具體實(shí)施方式】
[0019] 現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0020] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:一種基于多次散射目標(biāo)的近遠(yuǎn)場(chǎng)外推 方法,其特點(diǎn)是包括下述步驟:
[0021] 步驟1、在距離滿足近場(chǎng)條件R<2D2/A的空間測(cè)量得到待測(cè)目標(biāo)完備的近場(chǎng)雙站 散射數(shù)據(jù)E NN( 0tN,0rN)。其中,上標(biāo)NN表不"近場(chǎng)接收,近場(chǎng)發(fā)射",θ?Ν表不各發(fā)射角度,0 rN表 示各接收角度。
[0022] 步驟2、采用基于成像的外推算法,將每一次"單發(fā)多收"得到的近場(chǎng)數(shù)據(jù)ENN(0tN, In)作外推處理,t = l,2,......n〇
[0023] 步驟3、將所有角度下的外推遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,作為-180°~180°全角域下"近場(chǎng) 發(fā)射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收"的結(jié)果ENF(0 tN,0rF),以矩陣形式來表示,其中每一行代表"單發(fā)多收"情況 下的外推結(jié)果。
[0024]步驟4、根據(jù)互易定理,將步驟3中的外推結(jié)果等效為"近場(chǎng)接收、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射"的數(shù) 據(jù),記為E?(0rN,0tF)。提取出矩陣的每一列,即某一角度下的"近場(chǎng)接收、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射"的數(shù)據(jù) E?(0rN,0tF),t = l,2, · · ·,n,并對(duì)其進(jìn)行外推處理。
[0025]步驟5、再次將所有角度下外推得到的"遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收"數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。從而 獲得-180°~180°全角域下"遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收"的RCS數(shù)據(jù)EFF(0rF,0 tF)。最后,提取矩陣對(duì) 角線分布數(shù)據(jù),即為各角度下的后向單站RCS。
[0026]實(shí)例 1:
[0027] 參照?qǐng)D2-a選擇一個(gè)邊長(zhǎng)為0.5m的直二面角結(jié)構(gòu)模型,測(cè)試頻率為1.645GHz,波長(zhǎng) 為0.1824m。根據(jù)近場(chǎng)測(cè)量條件R < 2D2/A = 5.5m,
為目標(biāo)最大尺寸, 因此仿真時(shí)近場(chǎng)距離選取R = 2m。具體步驟如下:
[0028] 1)利用電磁仿真軟件FEK0對(duì)直二面角模型進(jìn)行建模仿真,在距離待測(cè)目標(biāo)R = 2m 的方位面上進(jìn)行近場(chǎng)雙站散射數(shù)據(jù)采集。天線在某一點(diǎn)處進(jìn)行發(fā)射,同時(shí)在距離目標(biāo)R遠(yuǎn)的 圓周上間隔1°進(jìn)行接收。以此類推,天線在圓周上逐點(diǎn)輪流進(jìn)行"單發(fā)多收"采集,從而得到 完備的近場(chǎng)雙站數(shù)據(jù),記為ENN( 0tN,0rN)。
[0029] 2)將1)中得到的每一次"單發(fā)多收"近場(chǎng)數(shù)據(jù)按照公式:
[0031]進(jìn)行近遠(yuǎn)場(chǎng)外推轉(zhuǎn)換。
[0032] 3)將2)中所有角度下的外推遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)整理,得到361X361的矩陣。
[0033] 4)提取出3)中矩陣的每一列,重復(fù)步驟2)、3)。經(jīng)過兩次外推處理,得到"遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā) 射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收"的數(shù)據(jù),再提取出矩陣的對(duì)角線元素,最終得到二面角目標(biāo)的遠(yuǎn)場(chǎng)RCS。
[0034] 得到的外推結(jié)果參照?qǐng)D3,與FEK0中采用矩量法(Μ0Μ)計(jì)算的二面角遠(yuǎn)場(chǎng)RCS進(jìn)行 對(duì)比,可以看出,兩者吻合良好,在耦合區(qū)的平均誤差為〇.42dB。
[0035]實(shí)例2:
[0036] 參照?qǐng)D2-b選擇一個(gè)長(zhǎng)0.68m,寬0.61m,高0.44m的直腔體結(jié)構(gòu)模型,測(cè)試頻率為 1.5GHz,波長(zhǎng)為0.2m。根據(jù)近場(chǎng)測(cè)量條件R < 2D2/A = 4.6m,其中D = 0.68m為目標(biāo)最大尺寸, 仿真時(shí)近場(chǎng)距離選取R = 2m。按照實(shí)例1中同樣的步驟進(jìn)行仿真,得到的外推結(jié)果參照?qǐng)D4, 與腔體的遠(yuǎn)場(chǎng)RCS進(jìn)行對(duì)比,兩者重合度也很高,在耦合區(qū)的平均誤差為0.38dB。驗(yàn)證了該 方法的有效性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多次散射目標(biāo)的近遠(yuǎn)場(chǎng)外推方法,其特征在于步驟如下: 步驟1:在測(cè)量半徑滿足近場(chǎng)條件R<2D2/A的空間內(nèi),對(duì)待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行散射測(cè)量得到完 備的近場(chǎng)雙站散射數(shù)據(jù)ENN(θtN,θrN),ENN(θ tN,θrN)采用矩陣形式表示;其中,上標(biāo)NN表示近場(chǎng) 發(fā)射、近場(chǎng)接收;9tN表示各發(fā)射角度,范圍為-180°~180°,間隔為l°,t = l,2,……,361;0rN 表示各接收角度,范圍為-180°~180°,間隔為1°,r = l,2,……,361; 步驟2:采用基于合成孔徑成像的外推算法,將E_( 0tN,0rN)的每一行作外推計(jì)算得到Enf (9tN, 9rF);其中,上標(biāo)NF表不近場(chǎng)發(fā)射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收; 步驟3:根據(jù)互易定理,將步驟2得到的外推數(shù)據(jù)ENF(0tN,0rF)等效為E?(0 rN,0tF);其中, 上標(biāo)FN表示遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、近場(chǎng)接收; 步驟4:采用基于合成孔徑成像的外推算法,將E?( 0rN,0tF)的每一列作外推計(jì)算得到 (9rF,0tF);其中,上標(biāo)FF表不遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射'、遠(yuǎn)場(chǎng)接收; 步驟5:提取EFF(0rF,0tF)矩陣對(duì)角線數(shù)據(jù),即為各角度下的后向單站RCS。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于近場(chǎng)完備雙站信息的近場(chǎng)散射外推方法。該方法首先在獲取目標(biāo)全角域的近場(chǎng)雙站散射信息后,對(duì)各角度下采集的近場(chǎng)散射數(shù)據(jù)進(jìn)行外推處理,然后根據(jù)互易定理,將外推后的數(shù)據(jù)等效為“遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、近場(chǎng)接收”數(shù)據(jù)。接下來對(duì)該數(shù)據(jù)再進(jìn)行一次外推,使其滿足“遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射、遠(yuǎn)場(chǎng)接收”的條件,最后取出對(duì)角線上的元素獲得各角度的遠(yuǎn)場(chǎng)RCS。
【IPC分類】G01S7/41
【公開號(hào)】CN105572652
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610156723
【發(fā)明人】李南京, 黨嬌嬌, 胡楚鋒, 陳衛(wèi)軍, 徐志浩
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
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