基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法，包括：将回波数据输入至目标识别分类模型，得到目标识别结果；该模型基于散射曲线库训练得到，该模型库基于对多层背景与各种类型的目标进行时域回波建模得到，建模时的3种散射情况包括：入射波仅在目标表面发生反射；入射波部分在第一个分层介质的表面发生反射，部分透射进第一个分层介质；入射波部分在第一个分层介质的表面发生反射、部分透射进第一个分层介质、部分在第二个分层介质的表面发生反射，并从第一个分层介质透射到目标场。本发明专利技术可快速、逼真地模拟目标与多层背景的时域复合散射回波，并基于模拟的散射曲线库实现多层背景下的目标识别的工程应用。程应用。程应用。

【技术实现步骤摘要】
基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法


[0001]本专利技术属于电磁散射分析
，具体涉及一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法。

技术介绍

[0002]在电磁散射分析领域中，对于宽带问题，特别是激励脉冲较短且瞬态效应较强的情况下，由于计算资源和时间的限制，传统的频域算法往往效率不高。随着在短脉冲通信和超宽带雷达系统中的广泛应用，时域电磁散射分析越来越受到人们的重视；通过时频变换，时域算法可以很容易地解决宽带电磁问题。并且，相较于频域算法，时域算法可以节省大量计算资源，提高计算效率。因此，研究时域电磁散射分析的快速算法对于实际短脉冲通信和超宽带雷达系统的时域电磁散射分析有着非常重要的理论参考价值。
[0003]现有的时域电磁散射分析大多集中在目标上，很少涉及到粗糙表面的瞬态散射，特别是分层粗糙表面，这是因为，粗糙表面上方物体的电磁散射场受到粗糙表面的电磁散射的影响较大，造成物体与粗糙表面的多重相互作用难以求解。例如，目前有采用全波数值算法用于单层背景模型的时域电磁散射分析的，然而，对于大尺度复合背景的散射分析，全波数值算法的计算效率极低，无法满足实际工程需求。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法。
[0005]本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法，包括：/>[0007]接收回波数据；
[0008]将所述回波数据输入至预先训练完成的目标识别分类模型，得到目标识别结果；
[0009]其中，所述目标识别分类模型是基于一散射曲线库所训练得到的，所述散射曲线库是基于对多层背景与各种类型的目标进行时域回波建模所得到的，针对多层背景与每种类型的目标的建模过程包括：
[0010]构建第一散射情况的电流密度模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型；
[0011]基于所述第一散射情况的电流密度模型、所述第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及所述第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，构建多层背景与该目标的时域回波的复合散射场模型；
[0012]其中，所述第一散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标的表面，从该目标的表面反射到目标场中；所述目标场为待建模的复合散射场；
[0013]所述第二散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标所在的多层背景，一
部分从第一个分层介质的表面反射到目标场中，另一部分透射进入所述第一个分层介质后消散；
[0014]所述第三散射情况为：入射电磁波照射到所述多层背景，一部分从所述第一个分层介质的表面反射到目标场中、一部分透射进入所述第一个分层介质后消散、还有一部分在透射进入所述第一个分层介质之后，又在第二个分层介质的表面发生反射，并从所述第一个分层介质透射到目标场中。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述第一散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0016][0017]所述第二散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0018][0019]所述第二散射情况的磁流密度模型的表达式为：
[0020][0021]所述第三散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0022][0023]所述第三散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0024][0025]其中，J(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的电流密度，M(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的磁流密度；和分别代表以所述第一散射情况、所述第二散射情况以及所述第三散射情况到达目标表面每一网格M的入射电磁波的电流密度幅值；和分别代表以所述第二散射情况和所述第三散射情况到达目标场每一网格M的入射电磁波的磁流密度幅值；
[0026]δ(
·
)代表脉冲函数；p(t-τ
M
)代表t-τ
M
时刻的时域电场强度；代表每个网格M的单位入射波矢量；η代表自由空间的波阻抗；
[0027]τ
M
代表到达每个网格M的入射电磁波在传输过程中所产生的时延量；其中，和分别表示第m个和第m+1个网格的单位入射波矢量，是第m个网格的中心坐标；和分别代表第m个和第m+1个网格的入射波电磁波的传播速度，该传播速度取决于网格所处的空间；
[0028]c0表示自由空间中的光速，c1表示电磁波在所述第一个分层介质中的传播速度。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，所述复合散射场模型的表达式为：
[0030][0031][0032]其中，E
s
(r,t)代表目标场在面元S内的坐标r在t时刻的电场；H
s
(r,t)代表目标场在面元S内的坐标r在t时刻的磁场；代表面元S的单位入射波矢量；a＝1,2,3分别代表所述第一散射情况、第二散射情况以及所述第三散射情况；
[0033]其中，δ
′
(
·
)为δ(
·
)的一阶导数；S
′
代表对面元S进行一阶求导；在所述第一散射情况和所述第二散射情况中均等于c0，在所述第三散射情况中等于c1。
[0034]在本专利技术的一个实施例中，所述构建第一散射情况的电流密度模型，包括：
[0035]构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0036]基于所构建的电场模型和磁场模型，构建目标表面单个网格的反射场模型；
[0037]基于目标表面所有网格的反射场模型，构建第一散射情况的电流密度模型。
[0038]在本专利技术的一个实施例中，所述构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，包括：
[0039]构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0040]基于所构建的电场模型和磁场模型，构建从所述第一个分层介质的表面反射进入目标表面单个网格的反射场模型；
[0041]基于从所述第一个分层介质的表面反射进入目标表面所有网格的反射场模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。
[0042]在本专利技术的一个实施例中，所述构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，包括：
[0043]构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0044]基于所构建的电场模型和磁场模型，构建从所述第一个分层介质的表面反射进入目标表面单个网格的反射场模型，以及从所述第一个分层介质透射进入目标表面单个网格的透射场模型；
[0045]基于从所述第一个分层介质的表面反射进入目标表面所有网格的反射场模型，以及从所述第一个分层介质透射进入目标表面所有网格的透射场模型，构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法，其特征在于，包括：接收回波数据；将所述回波数据输入至预先训练完成的目标识别分类模型，得到目标识别结果；其中，所述目标识别分类模型是基于一散射曲线库所训练得到的，所述散射曲线库是基于对多层背景与各种类型的目标进行时域回波建模所得到的，针对多层背景与每种类型的目标的建模过程包括：构建第一散射情况的电流密度模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型；基于所述第一散射情况的电流密度模型、所述第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及所述第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，构建多层背景与该目标的时域回波的复合散射场模型；其中，所述第一散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标的表面，从该目标的表面反射到目标场中；所述目标场为待建模的复合散射场；所述第二散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标所在的多层背景，一部分从第一个分层介质的表面反射到目标场中，另一部分透射进入所述第一个分层介质后消散；所述第三散射情况为：入射电磁波照射到所述多层背景，一部分从所述第一个分层介质的表面反射到目标场中、一部分透射进入所述第一个分层介质后消散、还有一部分在透射进入所述第一个分层介质之后，又在第二个分层介质的表面发生反射，并从所述第一个分层介质透射到目标场中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一散射情况的电流密度模型的表达式为：所述第二散射情况的电流密度模型的表达式为：所述第二散射情况的磁流密度模型的表达式为：所述第三散射情况的电流密度模型的表达式为：所述第三散射情况的电流密度模型的表达式为：其中，J(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的电流密度，M(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的磁流密度；和分别代表以所述第一散射情况、所述第二散射情况以及所述第三散射情况到达目标表面每一网格M的入射电磁波的电流密度幅值；和
分别代表以所述第二散射情况和所述第三散射情况到达每一网格M的入射电磁波的磁流密度幅值；δ(
·
)代表脉冲函数；p(t-τ
M
)代表t-τ
M
时刻的时域电场强度；代表每一网格M的单位入射波矢量；η代表自由空间的波阻抗；τ
M
代...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕊，郭广滨，郭立新，张可佳，廖雷，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：