一种箔条云回波仿真建模方法技术

本发明专利技术公开了一种箔条云回波仿真建模方法，包含：借助Pocklington积分方程计算不同长度单根箔条全空间单基散射特性；基于随机生成或已建有箔条云模型，采用拉格朗日插值生成每一根箔条散射特性；根据探测器和箔条之间的相对位置，结合雷达方程获取每根箔条的回波，矢量叠加所有箔条的回波贡献，形成箔条云整体回波；将探测器运动轨迹上每一采样点按照上述步骤逐一计算，形成回波特性曲线。本发明专利技术从散射中心的角度考虑箔条的散射，可以实现箔条云回波特性的高效仿真，在精度和速度上均能满足现有工程需求。有工程需求。有工程需求。

【技术实现步骤摘要】
一种箔条云回波仿真建模方法


[0001]本专利技术涉及雷达目标特性仿真技术，尤其涉及一种箔条云回波仿真建模方法。

技术介绍

[0002]箔条云回波仿真采用传统低频建模方法在计算效率方面难以满足工程需求。一方面，箔条云中箔条数量以百万计，数量巨大；另一方面，低频建模方法在时间、空间复杂度上消耗巨大。测试获取箔条云回波特性费效比极低，无法进行随机统计。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种箔条云回波仿真建模方法，借助Pocklington积分方程获取单根箔条散射特性，根据已有箔条云的位置和姿态，结合雷达方程，进而可以实现箔条云回波特性的快速仿真，在精度和速度上均能满足现有工程需求。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供一种箔条云回波仿真建模方法，包含以下步骤：
[0005]步骤S1、借助Pocklington积分方程计算不同长度单根箔条全空间单基散射特性；
[0006]步骤S2、基于随机生成或已建有箔条云模型，根据每一根箔条的姿态，采用拉格朗日插值生成对应单根箔条散射特性；
[0007]步骤S3、结合雷达方程获取每根箔条的回波，矢量叠加所有箔条的回波贡献，形成箔条云整体回波；
[0008]步骤S4、将探测器运动轨迹上每一采样点重复步骤S1～步骤S3的计算过程，合并形成整个轨迹上的回波。
[0009]优选地，所述步骤S1包含：箔条采用线模型，离散为线段，采用矩量法求解Pocklington积分方程获取单基散射特性。为了保证步骤S2插值的精度，单基散射特性在俯仰向和方位向采样为高密度。
[0010]优选地，所述步骤S2包含：在某一时间采样点，根据箔条云中箔条的姿态，计算其与竖轴的夹角θ，根据拉格朗日插值计算散射特性(考虑到箔条散射的轴对称性，一维插值即可获取)，表达为，
[0011][0012]式中，为步骤S1已获知的散射特性。
[0013]优选地，所述步骤S3包含：基于雷达方程，箔条云整体回波电压计算表达为：
[0014][0015]式中，λ为波长，G
T
、G
R
分别为发射、接收天线增益，R
m
为探测器至箔条中心位置的距离，p为探测器发射波形，单根箔条散射特性σ
i
为箔条姿态的函数。
[0016]优选地，所述步骤S4包含：探测器运动轨迹上每一个采样点回波电压的没有数据通信、相互独立，可以采用多核并行计算高效加速。
[0017]本专利技术具有以下优点：
[0018]本专利技术在求解充分扩散箔条云回波上求解效率极高，仿真时间比精确低频建模方法有数量级上的提升。
[0019]本专利技术同时适用于箔条云远场、近场两种情形下的回波仿真：远场条件下，每根箔条照射电场强度相同；近场条件下，每根箔条照射电场强度由增益所决定。
[0020]本专利技术可以通过修正进而适用稠密箔条云的仿真计算，Pocklington积分方程计算效率极高，可以依据稠密箔条之间的距离进行分组，加速计算。
[0021]本专利技术中的回波计算方法可以拓展至连续目标的仿真计算，不同于箔条的查表获取，连续目标需要计算每个离散单元的散射强度，进而开展回波的合成。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例中提供的单根箔条散射特性的示意图。
[0023]图2为本专利技术实施例中提供的箔条姿态定义的示意图。
具体实施方式
[0024]承如
技术介绍
所述目前尚未有箔条云回波高效仿真建模方法，经研究发现，北京理工大学在专利“一种箔条的散射中心建模方法”(公开号：CN113281708A)中，以三角形面元剖分箔条，通过拟合获取含有尺寸信息的箔条散射中心参数模型，进而实现散射场回波的计算。西安电子科技大学在专利“基于FPGA的箔条云雷达回波实时模拟方法”(公开号：CN112578352A)中，采用FPGA平台硬件优化计算方式，模拟多发箔条云的雷达回波；同时在专利“一种基于阻抗矩阵分块的箔条云散射快速计算方法”(公开号：CN112733364A)中，根据实际情况将箔条云分成几个子域，分块并行计算各个区域的电流矩阵，实现求解的加速。
[0025]上述3个专利中，第1个专利，建立散射中心参数模型存在精度和难度两方面的问题。第2个专利，忽略箔条的姿态效应，直接导致计算精度不高。第3个专利，采用传统的阻抗矩阵分块方法，在计算规模和效率无法兼顾。
[0026]目前公开文献中，D.W.Seo在IEEE期刊论文《Dynamic RCS Estimation of Chaff Clouds》中，采用空气动力学方法模拟了箔条云的扩散过程，借助等效媒质理论开展电磁散射计算。T.W.Winchester在IEE Proceeding期刊论文《Pulsed Radar Return from a Chaff Cloud》中，采用蒙特卡洛随机方法、结合雷达方程开展了回波仿真的计算。S.W.Marcus在IEEE期刊论文《Electromagnetic Wave Propagation Through Chaff Clouds》中，同样采用等效媒质理论简化电波传播的计算过程。上述3篇论文，采用的计算方法分别为低频、随机和解析推导，与本专利技术不同。
[0027]亟需提出一种箔条云回波仿真建模方法，同时提出一种在获取单根箔条全空间散射特性的基础上、结合雷达方程的快速回波仿真计算方法，以解决
技术介绍
中的问题。
[0028]本专利技术提出了一种在获取单根箔条全空间散射特性的基础上、结合雷达方程的快速回波仿真计算方法，在精度和速度上均能满足现有工程需求。
[0029]以下根据图1和图2具体说明本专利技术的较佳实施例。
[0030]如图1和图2所示，是本专利技术一个实施例中的箔条姿态定义的示意图，本专利技术提供一种箔条云回波仿真建模方法，包含以下步骤：
[0031]步骤S1、借助Pocklington积分方程计算不同长度单根箔条全空间单基散射特性。
[0032]具体的，所述步骤S1包含：箔条采用线模型，离散为线段，采用矩量法求解Pocklington积分方程获取单基散射特性。为了保证步骤S2插值的精度，单基散射特性在俯仰向和方位向进行高密度采样，图1所示的是10GHz半波长箔条的全空间散射特性。
[0033]步骤S2、基于随机生成或已建有箔条云模型，根据每一根箔条的姿态，采用拉格朗日插值生成对应单根箔条散射特性。
[0034]具体的，所述步骤S2包含：在某一时间采样点，根据箔条云中箔条的姿态，计算其与竖轴的夹角θ，根据拉格朗日插值计算散射特性(考虑到箔条散射的轴对称性，一维插值即可获取)，表达为，
[0035][0036]式中，为步骤S1已获知的散射特性。
[0037]步骤S3、结合雷达方程获取每根箔条的回波，矢量叠加所有箔条的回波贡献，形成箔条云整体回波。
[0038]具体的，所述步骤S3包含：基于雷达方程，箔条云整体回波电压计算表达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种箔条云回波仿真建模方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1、借助Pocklington积分方程计算不同长度单根箔条全空间单基散射特性；步骤S2、基于随机生成或已建有箔条云模型，根据每一根箔条的姿态，采用拉格朗日插值生成对应单根箔条散射特性；步骤S3、结合雷达方程获取每根箔条的回波，矢量叠加所有箔条的回波贡献，形成箔条云整体回波；步骤S4、将探测器运动轨迹上每一采样点重复步骤S1～步骤S3的计算过程，合并形成整个轨迹上的回波。2.如权利要求1所述的箔条云回波仿真建模方法，其特征在于，所述步骤S1包含：箔条采用线模型，离散为线段，采用矩量法求解Pocklington积分方程获取单基散射特性。3.如权利要求2所述的箔条云回波仿真建模方法，其特征在于，所述单基散射特性在俯仰向和方位向采样为高密度。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，王晓冰，都妍，陈亚南，朱凌轩，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：