一种目标光学区电磁散射特性建模方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及雷达目标散射特性建模技术领域，公开了一种目标光学区电磁散射特性建模方法和装置，包括：获取目标的多视角宽带电磁散射频率响应；利用多视角宽带电磁散射频率响应，计算目标各视角下的一维散射中心参数估计子；根据一维散射中心参数估计子，使用

【技术实现步骤摘要】
一种目标光学区电磁散射特性建模方法和装置


[0001]本专利技术涉及雷达目标散射特性建模
，特别是涉及一种目标光学区电磁散射特性建模方法和装置
。

技术介绍

[0002]雷达目标宽带电磁散射特性参数化建模技术可以实现目标特性数据的压缩
、
重构和推广，在雷达目标检测
、
识别
、
成像和回波模拟等领域得到了广泛的应用
。
近年来，基于几何绕射理论
(Geometrical Theory of Diffraction
，
GTD)
的三维散射中心模型因其优良的目标散射特性拟合能力而受到广泛关注
。
实验测量和理论计算均表明，在光学区，目标总的电磁散射可以被认为是由某些局部位置上的电磁散射所合成的，这些散射源被称为等效散射中心
。
[0003]逆向三维散射中心建模方法是利用目标的多视宽带电磁散射特性数据提取目标的三维散射中心模型，具有较低的计算复杂度和较高的建模精度
。
然而，现有的目标光学区电磁散射特性逆向三维散射中心建模方法，如基于广义
Hough
变换的方法
、
基于随机采样一致性
(Random Sample Consensus
，
RANSAC)
的方法等，存在着难以提取支配性散射中心
、
易产生大量虚假散射中心等问题，难以工程实用
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种目标光学区电磁散射特性建模方法和装置，可以稳定地得到目标的支配性等效三维散射中心，减少虚假散射中心，进而能够利用较少的三维散射中心精确地重构目标的电磁散射特性
。
其具体方案如下：
[0005]一种目标光学区电磁散射特性建模方法，包括：
[0006]获取目标的多视角宽带电磁散射频率响应；
[0007]利用获取的所述多视角宽带电磁散射频率响应，计算目标各视角下的一维散射中心参数估计子；
[0008]根据计算的所述一维散射中心参数估计子，使用
RANSAC
方法和
Parzen
窗估计方法获取目标在三维空间中的散射强度场；
[0009]在所述散射强度场中使用三维谱峰搜索方法获得三维散射中心的粗略位置；
[0010]通过投影
、
关联
、
重定位计算三维散射中心的精确位置
。
[0011]优选地，在本专利技术实施例提供的上述目标光学区电磁散射特性建模方法中，所述利用获取的所述多视角宽带电磁散射频率响应，计算目标各视角下的一维散射中心参数估计子，包括：
[0012]利用获取的所述多视角宽带电磁散射频率响应
G(f
n
,
θ
p
,
φ
q
)
，通过一维散射中心估计方法计算目标各视角下的一维散射中心参数估计子
Λ
i
：
[0013][0014]其中，
f
为雷达入射电磁波的频率，
n
＝
0,...,N
‑1为雷达入射电磁波频率采样点的编号；
θ
为雷达入射电磁波的俯仰角，
p
＝
0,...,P
‑1为雷达视线俯仰角采样点的编号；
φ
为雷达入射电磁波的方位角，
q
＝
0,...,Q
‑1为雷达视线方位角采样点的编号；分别为第
i
条视线上的第
m
个一维散射中心的散射系数
、
类型参数和距离，为第
i
条视线上的一维散射中心数量
。
[0015]优选地，在本专利技术实施例提供的上述目标光学区电磁散射特性建模方法中，所述根据计算的所述一维散射中心参数估计子，使用
RANSAC
方法和
Parzen
窗估计方法获取目标在三维空间中的散射强度场，包括：
[0016]以
Δ
l
为间隔将包含目标的三维立方体划分为一系列空间分辨单元；
[0017]对目标各视角下的一维散射中心的散射系数进行归一化；
[0018]对于每个所述空间分辨单元，设置一个散射强度累计量并将其初始化为0；
[0019]从雷达视线中随机抽取不在同一个平面内的三条视线，分别记为
i1,i2,i3；
[0020]假设视线
i1上的第
m1个
、
视线
i2上的第
m2个
、
视线
i3上的第
m3个一维散射中心来自同一个三维散射中心，计算三维散射中心的坐标；
[0021]判断三维散射中心的坐标是否落在目标物理空间范围之内；若是，则判定三维散射中心可能是真实散射中心，更新三维散射中心的坐标所处的所述空间分辨单元的散射强度累计量；若否，则判定三维散射中心是虚假散射中心，予以丢弃；重复计算三维散射中心的坐标，直到遍历
m1,m2,m3所有可能的组合；
[0022]重复执行随机抽取视线和判断三维散射中心的坐标是否落在目标物理空间范围之内的步骤，直到视线随机抽取次数达到预设上限值，得到目标在整个三维空间中的散射强度累计量；
[0023]将目标在三维空间中的散射强度累计量与宽度为
Δ
L
的三维
Parzen
窗函数做卷积运算，得到目标在三维空间中的散射强度场
。
[0024]优选地，在本专利技术实施例提供的上述目标光学区电磁散射特性建模方法中，所述在所述散射强度场中使用三维谱峰搜索方法获得三维散射中心的粗略位置，包括：
[0025]对获取的所述散射强度场进行三维谱峰搜索，获取排在最前的个谱峰；
[0026]将所述谱峰所处的所述空间分辨单元的中心点作为三维散射中心的粗略位置
。
[0027]优选地，在本专利技术实施例提供的上述目标光学区电磁散射特性建模方法中，通过投影
、
关联
、
重定位计算三维散射中心的精确位置，包括：
[0028]对于每条视线上的每个一维散射中心，设置一个初始值为0的关联标志
F(i,m)
；
[0029]对每个三维散射中心，以最小距离为准则将各条视线上的一维散射中心与之相关联；对于第
i
条视线，计算
[0030][0031]其中，
δ
k
(i,m
i
)
为第
k
个三维散射中心在第
i
条视线投影下与第
mi
个一维散射中心最小的距离差，
d
i
为第...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种目标光学区电磁散射特性建模方法，其特征在于，包括：获取目标的多视角宽带电磁散射频率响应；利用获取的所述多视角宽带电磁散射频率响应，计算目标各视角下的一维散射中心参数估计子；根据计算的所述一维散射中心参数估计子，使用
RANSAC
方法和
Parzen
窗估计方法获取目标在三维空间中的散射强度场；在所述散射强度场中使用三维谱峰搜索方法获得三维散射中心的粗略位置；通过投影
、
关联
、
重定位计算三维散射中心的精确位置
。2.
根据权利要求1所述的目标光学区电磁散射特性建模方法，其特征在于，所述利用获取的所述多视角宽带电磁散射频率响应，计算目标各视角下的一维散射中心参数估计子，包括：利用获取的所述多视角宽带电磁散射频率响应
G(f
n
,
θ
p
,
φ
q
)
，通过一维散射中心估计方法计算目标各视角下的一维散射中心参数估计子
Λ
i
：其中，
f
为雷达入射电磁波的频率，
n
＝
0,...,N
‑1为雷达入射电磁波频率采样点的编号；
θ
为雷达入射电磁波的俯仰角，
p
＝
0,...,P
‑1为雷达视线俯仰角采样点的编号；
φ
为雷达入射电磁波的方位角，
q
＝
0,...,Q
‑1为雷达视线方位角采样点的编号；分别为第
i
条视线上的第
m
个一维散射中心的散射系数
、
类型参数和距离，为第
i
条视线上的一维散射中心数量
。3.
根据权利要求2所述的目标光学区电磁散射特性建模方法，其特征在于，所述根据计算的所述一维散射中心参数估计子，使用
RANSAC
方法和
Parzen
窗估计方法获取目标在三维空间中的散射强度场，包括：以
Δ
l
为间隔将包含目标的三维立方体划分为一系列空间分辨单元；对目标各视角下的一维散射中心的散射系数进行归一化；对于每个所述空间分辨单元，设置一个散射强度累计量并将其初始化为0；从雷达视线中随机抽取不在同一个平面内的三条视线，分别记为
i1,i2,i3；假设视线
i1上的第
m1个
、
视线
i2上的第
m2个
、
视线
i3上的第
m3个一维散射中心来自同一个三维散射中心，计算三维散射中心的坐标；判断三维散射中心的坐标是否落在目标物理空间范围之内；若是，则判定三维散射中心可能是真实散射中心，更新三维散射中心的坐标所处的所述空间分辨单元的散射强度累计量；若否，则判定三维散射中心是虚假散射中心，予以丢弃；重复计算三维散射中心的坐标，直到遍历
m1,m2,m3所有可能的组合；重复执行随机抽取视线和判断三维散射中心的坐标是否落在目标物理空间范围之内的步骤，直到视线随机抽取次数达到预设上限值，得到目标在整个三维空间中的散射强度累计量；将目标在三维空间中的散射强度累计量与宽度为
Δ
L
的三维
Parzen
窗函数做卷积运算，得到目标在三维空间中的散射强度场
。
4.
根据权利要求3所述的目标光学区电磁散射特性建模方法，其特征在于，所述在所述散射强度场中使用三维谱峰搜索方法获得三维散射中心的粗略位置，包括：对获取的所述散射强度场进行三维谱峰搜索，获取排在最前的个谱峰；将所述谱峰所处的所述空间分辨单元的中心点作为三维散射中心的粗略位置
。5.
根据权利要求4所述的目标光学区电磁散射特性建模方法，其特征在于，所述通过投影
、
关联
、
重定位计算三...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴中杰，靳明振，占荣辉，刘盛启，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：