辐射源定向系统性能评估方法技术方案

本发明专利技术涉及辐射源定向技术。本发明专利技术公开了一种辐射源定向系统性能评估方法，对辐射源定向系统的性能提供评估依据。辐射源定向系统性能评估方法，包括以下步骤：求取辐射源定向误差θ；求取定向误差θ的上确界θsup；根据θsup的最大值θsup_max确定辐射源定向系统性能。在某些实施例中，所述最大值θsup_max满足下式：

Performance Evaluation Method of Radiation Source Orientation System

【技术实现步骤摘要】
辐射源定向系统性能评估方法
本专利技术涉及辐射源定向
，特别涉及辐射源定向系统性能评估和优化方法，具体而言，涉及辐射源定向系统性能评估方法。
技术介绍
辐射源，包括光辐射源、电磁波辐射源、放射性辐射源等，他们都可以向外辐射能量。辐射源定向技术是对空间辐射源的方位进行观测的技术。辐射源定向技术主要是通过空间位置已知的观测点，如布置在多面体上的阵元，接收的辐射能量来计算辐射源的空间方向。中国专利公开号CN101907457A、CN102798374A、CN108181606A公开的技术就是这种辐射源定向技术。辐射源无源定向技术在航海、航天、电子战等军民应用领域具有重要地位和作用。以辐射源的基本特征辐射能来实现定向，理论上满足所有辐射源的无源定向，因此，在应用范围上具有极大优势。利用辐射能定向辐射源的技术，其定向仅要求阵元探测输出的辐射能与辐射源辐射在阵元探测面上的能量的比值为常数，而辐射能的测量又相对简单，因此，在系统实现上也具有优势。基于多面体阵元能量的辐射源定向就是利用辐射能定向辐射源的基本方法。它通过求解包括辐射源矢量的定向方程得到辐射源的空间角度——方位角和天顶角。在定向应用中，因系统内部和环境干扰产生的定向噪声不可避免，通过辐射源定向方程直接计算辐射源矢量通常无解，这使得直接求解定向方程定向辐射源的方法通常不可实现。由此，采用最小二乘法通过辐射源定向方程估计辐射源矢量的方法被首先提出。为提高辐射源的定向精度，补偿系统内部干扰产生的定向噪声的算法和优化多面体结构设计的方法也随后被提出。但是，对于最小二乘定向性能深入研究，现有技术鲜有报道，特别是关于辐射源定向系统性能评估、辐射源定向系统性能优化等，尚未见到相关的研究成果，这严重地阻碍了辐射源定向性能的优化和提高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种辐射源定向系统性能评估方法，对辐射源定向系统的性能提供评估依据。为了实现上述目的，根据本专利技术具体实施方式的一个方面，提供了一种辐射源定向系统性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：求取辐射源定向误差θ；求取定向误差θ的上确界θsup；根据θsup的最大值θsup_max确定辐射源定向系统性能。在某些实施例中，所述最大值θsup_max满足下式：其中，ε为定向噪声矢量；σmin为定向矩阵的最小非零奇异值；η为辐射源照射在阵元安装面上的辐照度与其测量值的转化系数；r为辐射源矢量。进一步的，当|ε|2有界时，θsup_max满足下式：θsup_max∝κ；其中，κ为定向矩阵的干扰系数，且κ＝1/σmin。进一步的，当|ε|2无界，但|ε|2/m有界时，θsup_max满足下式：θsup_max∝κa；其中，κa——定向矩阵的均值干扰系数，且m为构成定向矩阵的阵元数，m≥3。本专利技术的有益效果是，提供了一种针对现有定向方法的辐射源定向系统性能评估方法，能够对辐射源定向系统的性能进行比较客观的评估，为定向系统的最优设计提供了依据。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为矢量的天顶角和方位角示意图；图2为在辐射源定向坐标系上辐射源矢量与阵元安装面的几何关系示意图；图3辐射源定向误差的几何模型示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本专利技术。为了使本领域技术人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术具体实施方式、实施例中的附图，对本专利技术具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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具体实施方式、实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式、实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。下面描述本专利技术涉及的辐射源定向相关技术。1、辐射源定向假定辐射源到达观测点的射线平行，或者辐射源到达观测点的距离足够远，辐射源到达观测点的射线近似为平行，如照射在地面的太阳光等。为描述辐射源的空间方向和它在观测点的辐射能量，我们构造一个指向辐射源，模等于辐射源垂直入射在平面的辐照度(被辐射的物体表面单位面积上的辐射能量)的矢量，将其定义为辐射源矢量。另外，为描述矢量在空间直角坐标系上的方向，我们为矢量定义两个角度：方位角和天顶角。如图1所示，矢量的方位角为y轴顺时针旋转(或在地球上从北向东旋转)到该矢量在xoy坐标面上的投影的角度，矢量的天顶角为z轴与该矢量的夹角。以观测点为坐标原点O，建立辐射源定向坐标系。在该坐标系上，辐射源矢量与多面体体上阵元安装面的几何关系如图2所示。图2中，辐射源矢量r的方位角为αs，天顶角为γs；多面体上被照射阵元pi(i∈{1,2,…,m},m≥3)的安装面的单位法矢量ni的方位角为αi，天顶角为γi；辐射源矢量r与单位法矢量ni的夹角为根据辐射余弦定理——任意一个表面的辐照度随辐射能传播方向与该面法线间夹角的余弦而变化，由图2可得辐射源在阵元pi安装面的辐照度为(|r|为辐射源在观测点垂直入射在阵元的辐照度)。由于由此可知，辐射源在平面上的辐照度等于辐射源矢量与被照射平面单位法矢量的内积。通常，辐射源照射在阵元安装面上的辐照度与其测量值存在一个转化系数，如太阳电池板对太阳辐射能的输出转化效率。设辐射源照射在阵元pi的安装面上的辐照度与其测量值si的转化系数为ηi，则si可表示为：根据式2-1，我们可通过多面体上的m个被照射阵元，得到以辐射源矢量为未知矢量的矩阵方程：式2-2中，(n1n2…nm)T由m个被照射阵元的单位法矢量组成。在辐射源的空间位置定向坐标系上，ni＝(sinαisinγicosαisinγicosγi)T，r＝|r|(sinαssinγscosαssinγscosγs)T，|r|等于辐射源垂直入射在阵元的辐照度。假定(n1n2…nm)T的秩为3，即m个被照射阵元的安装面的法线满足不共面，则矩阵方程2-2存在唯一解。设矩阵方程2-2的系数矩阵(n1n2…nm)T为H，有：将式2-3代入式2-2，得理想条件下，采用相同型号的测量装置，阵元pi安装面上的辐照度与其测量值的转化系数ηi等于常数η(η>0)。由此，式2-4可简化为：因η>0，ηr与辐射源矢量r同向，可知辐射源矢量的方向可通过求解矢量ηr来确定。进一步地，辐射源在被照射阵元安装面上的辐照度是可测的。由于阵元在多面体上的安装面的单位法矢量已知，系数矩阵H也是已知的。因此，辐射源矢量的方向可通过求解线性方程组2-5获得。由此，令s＝(s1s2…sm)T，由式2-5，可得辐射源的定向方程为：Hηr＝s(2-6)因系数矩阵H的秩为3，所以，辐射源矢量存在唯一解：由于辐射源矢量r指向辐射源，因此，可通过求解辐射源定向方程来确定辐射源的空间方向。根据线性最小二乘法，式2-7计算得到的辐射源矢量实际上也是辐射源矢量的最小二乘解。因此，式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.辐射源定向系统性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：求取辐射源定向误差θ；求取定向误差θ的上确界θsup；根据θsup的最大值θsup_max确定辐射源定向系统性能。

【技术特征摘要】
1.辐射源定向系统性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：求取辐射源定向误差θ；求取定向误差θ的上确界θsup；根据θsup的最大值θsup_max确定辐射源定向系统性能。2.根据权利要求1所述的辐射源定向系统性能评估方法，其特征在于，所述最大值θsup_max满足下式：其中，ε为定向噪声矢量；σmin为定向矩阵的最小非零奇异值；η为辐射源照射在阵元安装面上的辐照度与其测量值的转化系数；r为辐射源矢量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江，伍娟，何建新，杜雨洺，张兴刚，王寿德，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，王寿德，
类型：发明
国别省市：四川,51