一种针对汽车雷达目标的RCS实时估算方法技术

本发明专利技术公开了一种针对汽车雷达目标RCS的实时估算方法。具体步骤包括：构建目标运动轨迹下的几何模型，根据目标表面两维曲率，将目标表面划分为若干简单面元；针对每个简单面元，分别对入射方向进行分解，将入射波分解为垂直简单面元入射方向和平行简单面元入射方向，并且忽略平行于简单面元入射方向对RCS的影响；分别计算每个简单面元的投影面积A、反射率R和方向性系数D，然后根据公式计算出每个简单面元的RCS值，最后叠加得出目标的RCS值。本发明专利技术相比现有技术，计算量大大减少，实现了对汽车雷达目标的实时估算；此外本发明专利技术的估算方法经实验验证，具有较高的精确度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种针对汽车雷达目标RCS的实时估算方法。具体步骤包括：构建目标运动轨迹下的几何模型，根据目标表面两维曲率，将目标表面划分为若干简单面元；针对每个简单面元，分别对入射方向进行分解，将入射波分解为垂直简单面元入射方向和平行简单面元入射方向，并且忽略平行于简单面元入射方向对RCS的影响；分别计算每个简单面元的投影面积A、反射率R和方向性系数D，然后根据公式计算出每个简单面元的RCS值，最后叠加得出目标的RCS值。本专利技术相比现有技术，计算量大大减少，实现了对汽车雷达目标的实时估算；此外本专利技术的估算方法经实验验证，具有较高的精确度。【专利说明】一种针对汽车雷达目标的RCS实时估算方法
本专利技术属于汽车智能化
，具体涉及一种针对汽车雷达目标RCS的实时估 算方法。
技术介绍
雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的设备，其性能发挥不仅与雷达自身相 关，同时还受目标和背景环境等因素制约。目标雷达散射截面积RCS(Radar Cross Section，RCS)是衡量目标散射特性的重要参数，一般用后向散射能量的强度来定义目标 RCS。目标RCS主要与目标的结构和表面介质、雷达频率、极化方式和目标姿态角等因素有 关。 随着智能汽车的发展，智能汽车上需要装雷达，用于探测和防撞。汽车雷达探测过 程中，需实时关注障碍物目标的RCS变化。目前获取目标RCS的方法主要有实验测量和仿真 估算，实验测量由于周期长、成本高等问题，应用受到限制;RCS仿真估算虽已有经典理论支 撑，但现有估算理论仅适用"远场"模式，无法"直接移植"对汽车雷达目标RCS进行估算;此 外，现有估算理论通常采取"有限元"的思想，对于"电大尺寸"目标，计算量将会十分庞大， 无法实现实时估算。
技术实现思路
本专利技术提供一种针对汽车雷达目标RCS的实时估算方法，本专利技术采用模块化设计 理念，根据目标表面曲率，将目标划分为若干简单面元，相比现有技术，计算量大大减少，实 现了对汽车雷达目标的实时估算。 本专利技术采用以下技术方案： -种针对汽车雷达目标RCS的实时估算方法，包括以下步骤： a.确定目标在运动轨迹下的静态几何模型，在几何模型基础上，根据两维曲率，将 目标表面分解为若干个简单面元； b.针对每个简单面元，将入射波分解为垂直简单面元入射方向和平行简单面元入 射方向，并且忽略平行简单面元入射方向对RCS的影响； c.计算每个简单面元的投影面积A，计算公式为： A = x*w 式中，X表示简单面元的投影线长度，W表示简单面元的投影线宽度； d.计算目标的反射率R，计算公式为： 式中，ξ表示目标材料的介电常数，μ表示目标材料的磁导电率，λ表示雷达工作波 长，j表示虚数单位； e.计算每个简单面元的方向性系数D，方向性系数的计算采用规则形状类推的方 法，规则形状包括球面、圆柱侧面和平面，计算公式为： 式中，1为圆柱母线长度，Θ为入射电磁波与圆柱母线的夹角，a和b为平面的两维线 尺寸，Φ为入射电磁波与平面的水平角，Φ为入射电磁波与平面法线的夹角； f.循环计算所有简单面元的RCS计算公式为： RCS=A*R*D 式中A表示投影面积;R表示反射率;D表示方向性系数；； g.判断是否遍历所有面元； h.将所有简单面元的RCS叠加。 本专利技术的有益效果:本专利技术采用模块化设计理念，根据目标表面曲率，将目标划分 为若干简单面元，相比现有技术，计算量大大减少，实现了对汽车雷达目标的实时估算;此 外本专利技术的估算方法经实验验证，具有较高的精确度。【附图说明】图1为本专利技术方法流程图；图2为实施例1环形路况示意图；图3为实施例1环形路况，模型估算值与商业软件FEKO仿真值对比图；图4为实施例2上下坡路行驶场景示意图；图5为实施例2上坡路段，模型估算值与商业软件FEKO仿真值对比图；图6为实施例2下坡路段，模型估算值与商业软件FEKO仿真值对比图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本保护的范围。 参照图1，本专利技术一种针对汽车雷达目标的RCS实时估算方法，具体步骤包括： a.确定目标在运动轨迹下的静态几何模型，在几何模型基础上，根据两维曲率半 径，将目标表面分解为若干个简单面元。 b.针对每个简单面元，将入射波分解为垂直简单面元入射方向和平行简单面元入 射方向，并且忽略平行于简单面元入射方向对RCS的影响。 c.计算每个简单面元的投影面积A，计算公式为： A = x*w 式中，X表示简单面元的投影线长度，w表示简单面元的投影线宽度。 d.计算目标的反射率R，计算公式为： 式中，ξ表示目标材料的介电常数，μ表示目标材料的磁导电率，λ表示雷达工作波 长，j表示虚数单位。 e.计算每个简单面元的方向性系数D，方向性系数的计算采用规则形状类推的方 法，规则形状包括球面、圆柱侧面和平面，计算公式为：12345678 式中，1为圆柱母线长度，Θ为入射电磁波与圆柱母线的夹角，a和b为平面的两维线 尺寸，Φ为入射电磁波与平面的水平角，Φ为入射电磁波与平面法线的夹角。 2 f.循环计算所有简单面元的RCS，计算公式为： 3 RCS=A*R*D 4 式中A表示投影面积;R表示反射率;D表示方向性系数。 5 g.判断是否遍历所有面元。 6 h.将所有简单面元的RCS叠加。 7下述实施例中用于监测的主车安装的雷达频率均为76.5GHz，目标交通车均为 2010款马自达6。 8 实施例1建立目标交通车在环形路行驶场景，实时记录RCS值，该场景检验水平角变化对 RCS的影响。如图2所示，装有雷达的主车停放在0度位置，目标交通车马自达从0度出发，以 20km/h的速度匀速行驶到45度位置，每间隔2.5度记录一次RCS值。环形路况，模型估算值与 商业软件FEKO仿真值对比见图3,模型估算值和FEKO仿真值的平均绝对差值为0.132,说明 本专利技术估算方法精确性较好。 实施例2建立目标车在上下坡路行驶场景，实时记录RCS值，该场景检验俯仰角变化对RCS 的影响。如图4所示，上坡路段长100m，坡角30度，装有雷达的主车停放在起点（最低点）位 置，目标交通车马自达从起点出发，以5m/s的速度匀速上坡行驶，20s达到上坡路段最高点， 上坡过程中，每间隔4s记录一次RCS值。如图4所示，下坡路段长100m，坡角30度，装有雷达的主车停放在起点（最高点）位 置，目标交通车马自达从起点出发，以5m/s的速度匀速下坡行驶，20s达到下坡路段最低点， 下坡过程中，每间隔4s记录一次RCS值。上坡路段，模型估算值与商业软件FEKO仿真值对比见图5,模型估算值与商业软件 FEKO仿真值的平均绝对差值为0.286,说明本专利技术估算方法精确性较好;下坡路段，模型估 算值与商业软件FEKO仿真值对比见图6,模型估算值与商业软件FEKO仿真值的平均绝对差 值为0.172，说明本专利技术估算方法精确性较好。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对汽车雷达目标RCS的实时估算方法，其特征在于，包括以下步骤：a.确定目标在运动轨迹下的静态几何模型，在几何模型基础上，根据两维曲率，将目标表面分解为若干个简单面元；b.针对每个简单面元，将入射波分解为垂直简单面元入射方向和平行简单面元入射方向，并且忽略平行于简单面元入射方向对RCS的影响；c.计算每个简单面元的投影面积A，计算公式为：A＝x*w式中，x表示简单面元的投影线长度，w表示简单面元的投影线宽度；d.计算目标的反射率R，计算公式为：r＝|ξ‑j60λμ|式中，ξ表示目标材料的介电常数，μ表示目标材料的磁导电率，λ表示雷达工作波长，j表示虚数单位；e.计算每个简单面元的方向性系数D，方向性系数的计算采用规则形状类推的方法，规则形状包括球面、圆柱侧面和平面，计算公式为：式中，l为圆柱母线长度，θ为入射电磁波与圆柱母线的夹角，a和b为平面的两维线尺寸，ψ为入射电磁波与平面的水平角，φ为入射电磁波与平面法线的夹角；f.循环计算所有简单面元的RCS，计算公式为：RCS＝A*R*D式中A表示投影面积；R表示反射率；D表示方向性系数；g.判断是否遍历所有面元；h.将所有简单面元的RCS叠加。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，邓伟文，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22