局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法技术

本发明专利技术涉及一种局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，对已知几何外形的目标，生成在探测天线照射下的目标动态回波，包含：S1、按目标的长度方向构建椭圆柱状的包围面，将目标完全包围在内；S2、基于正交偶极子，获取包围面上的近场散射函数的分布数据；S3、在弹目交会过程中，对近场散射函数进行探测天线方向图的加权计算；S4、基于加权后的近场散射函数，反演计算目标表面的局部散射源；S5、基于反演的局部散射源，生成目标的动态回波。本发明专利技术能实现不同观测天线下弹目交会回波的快速计算，将目标近场散射函数与观测天线去相关，提高特性数据的适用率。

【技术实现步骤摘要】
局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法
本专利技术涉及一种近场散射函数转换弹目交会回波的方法，具体是指一种基于局部散射源反演的近场电磁散射特性数据转换生成弹目交会回波的方法，属于雷达目标电磁散射特性处理的

技术介绍
常用的弹目交会雷达回波仿真方法主要有基于目标离散网络模型以及基于目标散射点这两类。两者均需要直接结合观测天线方向图进行计算，获取的电磁散射计算数据与观测天线密切相关，不同观测天线的散射数据难以共用。同时，基于目标离散网格模型的方法一般涉及的电磁散射计算量较大，仿真速度难以满足要求，也难以利用逼真度更高的散射测量数据。而基于目标散射点的方法则存在复杂目标全局散射点难以提取，数据精度难以保证的缺陷。空军工程大学的林存坤、张小宽等在空军工程大学学报，2015，16(4)，46-49上公开的文献《基于FEKO的引信目标近场动态散射特性实时仿真[J]》，给出了一种基于全波算法的目标散射回波快速仿真方法，根据引信特点建立了弹目交会模型，实现了弹目交会回波仿真。但是该方法仍然采用天线方向图直接进行回波仿真，未涉及近场散射函数至弹目交会回波的转换。环境电磁特征国家重点实验室的梁子长、岳慧等在上海航天，2011，第2期，32-37上公开的文献《广义RCS及近场电磁散射建模应用》，提出了基于偶极子的适于远近场的广义RCS定义以及基于天线分解的弹目交会回波转换方法。但是该方法未涉及目标包围面、局部散射源反演等方面内容。南京理工大学的刘清成、李兴国等在系统仿真学报，2009，21(16)，5954-4957上公开的文献《近程毫米波多普勒目标模拟器的建模与仿真》，给出了一种基于散射点的目标回波仿真方法。但是该方法结合散射点及天线方向图直接进行回波仿真，未涉及近场散射函数至弹目交会回波的转换。南京理工大学的肖泽龙、张恒等的专利申请《一种引信目标回波模拟半实物仿真装置》(公开号：CN106646399A)，提出了一种引信目标回波模拟半实物仿真方法，该方法采用等效散射点模型模拟近场目标。但未涉及近场散射函数至弹目交会回波的转换。北京锐安科技有限公司的罗权的专利申请《一种目标回波仿真方法和装置》(公开号：CN105467369A)，提出了一种目标回波仿真方法，该方法根据目标飞行轨迹分别计算目标回波，观测距离较远。但未涉及近场散射函数至弹目交会回波的转换。西安电子科技大学的曹运华、吴振森等的专利申请《基于波束分解和局部照射的激光引信近场回波功率计算方法》(公开号：CN105486180B)，提出了一种基于波束分解和局部照射的激光引信近场回波功率计算方法。但是该方法未涉及微波段雷达目标回波的计算，也未涉及近场散射函数至弹目交会回波的转换。基于上述，本专利技术提出一种基于局部散射源反演的近场散射函数转换生成弹目交会回波的方法，以解决并克服现有技术中存在的缺点和限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，实现不同观测天线下弹目交会回波的快速计算，将目标近场散射函数与观测天线去相关，提高特性数据的适用率。为实现上述目的，本专利技术提供一种局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，对已知几何外形的目标，生成在探测天线照射下的目标动态回波，具体包含以下步骤：S1、按目标的长度方向构建椭圆柱状的包围面，将目标完全包围在内；S2、基于正交偶极子，获取包围面上的近场散射函数的分布数据；S3、在弹目交会过程中，对近场散射函数进行探测天线方向图的加权计算；S4、基于加权后的近场散射函数，反演计算目标表面的局部散射源；S5、基于反演的局部散射源，生成目标的动态回波。所述的S1中，以长度方向的目标轴为中心轴，构建椭圆柱状的包围面，要求柱长大于目标长度，椭圆截面的长轴和短轴分别大于目标横截面内两正交方向的尺寸，将目标完全包围在椭圆柱状的包围面内。所述的S2中，按照包围面的局部切向分别放置两个正交的偶极子天线，通过仿真或测量，获取包围面上的不同极化方向的后向散射电场数据，并计算近场散射函数及近场散射函数的分布数据。所述的S2中，近场散射函数以及计算近场散射函数的分布数据的计算方法为：其中，p,q＝V,H分别表示垂直和水平极化，V取包围面的椭圆柱的轴向，H取包围面的椭圆截面的切向；ρ为包围面上的点至中心轴的距离；为包围面上的散射电场分量大小；Ep0为目标中心处的入射电场分量大小。所述的S3中，在弹目交会过程中，对某一时刻的探测天线，计算其在包围面上的照射区域中各位置的电场增益，且按极化方向分解，再对不同极化方向下的近场散射函数进行加权计算，得到加权后的近场散射函数。所述的S3中，加权后的近场散射函数的计算方法为：其中，t表示某一时刻；和分别为按极化方向分解后得到的探测天线在包围面上的照射区域中各位置的电场增益。所述的S4中，对某一时刻，提取包围面内的目标被探测天线的照射区域，通过对包围面积分来计算其局部位置处的不同极化方向下的散射源强度。所述的S4中，目标表面的局部位置处的不同极化方向下的散射源强度apq(ra)的计算方法为：其中，R'为目标表面局部位置ra至包围面上位置处的距离；k为电磁波波数；S'为包围面被天线波束所照射的照射区域的表面面积。所述的S5中，根据某一时刻目标表面局部散射源的分布，通过积分计算直接获取不同时刻目标的动态回波。所述的S5中，不同时刻目标的动态回波的计算方法为：其中，aVV、aVH、aHV与aHH分别表示不同极化方向下的局部散射源强度；i为虚数单位；k为电磁波波数；R为目标表面局部位置ra至t时刻观测天线位置的距离；S为目标被天线波束所照射的照射区域的表面面积。综上所述，本专利技术提供的局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，实现了不同观测天线下弹目交会回波的快速计算；将目标近场散射函数与观测天线去相关，大幅提高了特性数据的适用率；并且对于电大尺寸目标，可提高其动态回波的仿真计算速度。附图说明图1为本专利技术中的局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法的流程图；图2为本专利技术优选实施例中的以三个金属球组合体作为目标的示意图；图3为本专利技术优选实施例中的以三个金属球组合体作为目标，在其包围面上的VV极化近场散射函数的示意图；图4为本专利技术优选实施例中的弹目交会过程中，天线波束照射包围面的示意图；图5是本专利技术优选实施例中的包围面内目标被探测天线照射区域的散射源分布示意图；图6是本专利技术优选实施例中的目标动态回波的转换生成结果的示意图。具体实施方式以下结合图1～图6，通过优选实施例对本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。如图1所示，为本专利技术提供的局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，对已知几何外形的目标，生成在探测天线照射下的目标动态回波，具体包含以下步骤：S1、按目标的长度方向构建椭圆柱状的包围面，将目标完全包围在内；S2、基于正交偶极子，获取包围面上的近场散射函数的分布数据；S3、在弹目交会过程中，对近场散射函数进行探测天线方向图的加权计算；S4、基于加权后的近场散射函数，反演计算目标表面的局部散射源；S5、基于反演的局部散射源，生成目标的动态回波。所述的S1中，以长度方向的目标轴为中心轴，构建椭圆柱状的包围面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，其特征在于，对已知几何外形的目标，生成在探测天线照射下的目标动态回波，具体包含以下步骤：S1、按目标的长度方向构建椭圆柱状的包围面，将目标完全包围在内；S2、基于正交偶极子，获取包围面上的近场散射函数的分布数据；S3、在弹目交会过程中，对近场散射函数进行探测天线方向图的加权计算；S4、基于加权后的近场散射函数，反演计算目标表面的局部散射源；S5、基于反演的局部散射源，生成目标的动态回波。

【技术特征摘要】
1.一种局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，其特征在于，对已知几何外形的目标，生成在探测天线照射下的目标动态回波，具体包含以下步骤：S1、按目标的长度方向构建椭圆柱状的包围面，将目标完全包围在内；S2、基于正交偶极子，获取包围面上的近场散射函数的分布数据；S3、在弹目交会过程中，对近场散射函数进行探测天线方向图的加权计算；S4、基于加权后的近场散射函数，反演计算目标表面的局部散射源；S5、基于反演的局部散射源，生成目标的动态回波。2.如权利要求1所述的局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，其特征在于，所述的S1中，以长度方向的目标轴为中心轴，构建椭圆柱状的包围面，要求柱长大于目标长度，椭圆截面的长轴和短轴分别大于目标横截面内两正交方向的尺寸，将目标完全包围在椭圆柱状的包围面内。3.如权利要求1所述的局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，其特征在于，所述的S2中，按照包围面的局部切向分别放置两个正交的偶极子天线，通过仿真或测量，获取包围面上的不同极化方向的后向散射电场数据，并计算近场散射函数及近场散射函数的分布数据。4.如权利要求3所述的局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，其特征在于，所述的S2中，近场散射函数以及计算近场散射函数的分布数据的计算方法为：其中，p,q＝V,H分别表示垂直和水平极化，V取包围面的椭圆柱的轴向，H取包围面的椭圆截面的切向；ρ为包围面上的点至中心轴的距离；为包围面上的散射电场分量大小；Ep0为目标中心处的入射电场分量大小。5.如权利要求4所述的局部散射源反演的近场散射函数转换弹目交会回波的方法，其特征在于，所述的S3中，在弹目交会过程中，对某一时刻的探测天线，计算其在包围面上的照射区域中各位置的电场增益，且按极化方向分解，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁子长，高伟，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31