[發(fā)明專利]獲取雷達(dá)散射面積的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310377200.4
• 申請(qǐng)日: 2013-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103439698A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴揚(yáng);謝芳敏;石帥;石蓓;宋筆鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種獲取雷達(dá)散射面積的方法。

背景技術(shù)

飛機(jī)的雷達(dá)散射面積（Radar?Cross?Section簡(jiǎn)稱RCS）特性是第四代飛機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，因此RCS設(shè)計(jì)和計(jì)算是現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一個(gè)準(zhǔn)確的RCS計(jì)算方法可以為飛機(jī)外形設(shè)計(jì)提供很大的幫助，可以在飛機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)中不斷計(jì)算和不斷更改或改善外形，與飛機(jī)氣動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算一起完成飛機(jī)外形優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣更能使飛機(jī)既具有很好的氣動(dòng)外形，又呈現(xiàn)低的RCS特性。

由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)及航空作戰(zhàn)飛行器安全的需要，敏感性減縮設(shè)計(jì)已是飛行器設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。作戰(zhàn)飛行器的敏感性是生存力研究的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。目前，敏感性減縮設(shè)計(jì)已經(jīng)成為各國(guó)軍用飛行器的一項(xiàng)基本設(shè)計(jì)原則。從目標(biāo)飛機(jī)隱身特性來(lái)講，要提高飛機(jī)的生存能力，希望在一定的幾何形狀下，它的散射性能即有效散射截面積越小越好。

在美國(guó)，復(fù)雜目標(biāo)的RCS預(yù)估軟件開(kāi)發(fā)從80年代就開(kāi)始了，如諾斯羅普公司開(kāi)發(fā)的預(yù)估軟件GENSCAT、MISCAT、HELISCAT等。國(guó)外的復(fù)雜目標(biāo)電磁特征分析已經(jīng)包含了RCS（零維特征信號(hào)）、一維距離像（一維特征信號(hào)）、合成孔徑成像（二維特征信號(hào)），這些技術(shù)的發(fā)展大大促進(jìn)了隱身、反隱身、電子對(duì)抗、目標(biāo)識(shí)別等技術(shù)的進(jìn)步。近年來(lái)國(guó)內(nèi)也開(kāi)始了復(fù)雜目標(biāo)RCS以及復(fù)雜環(huán)境預(yù)估軟件的開(kāi)發(fā)，并取得了一些成果，但是在理論研究的深度，系統(tǒng)性，實(shí)驗(yàn)手段諸方面，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，都還存在著較大差距。

對(duì)射擊線模擬雷達(dá)電磁波的研究方面，Elking?M?D，Roedder?M?J，Car?D?D等在IEEE天線與傳播雜志上發(fā)表的高頻雷達(dá)散射截面分析能力的評(píng)估中提到射線追蹤法的基本理論及RCS評(píng)估，但所述的高頻雷達(dá)散射截面分析能力的評(píng)估中提出的射線追蹤法的理論方法有明顯的局限性，表現(xiàn)在：一、射線追蹤法模擬雷達(dá)電磁波法，為了準(zhǔn)確的反應(yīng)多次散射的情況，目標(biāo)模型部分時(shí)的每個(gè)面元都不能太大，才可使最小結(jié)構(gòu)都能被面元模型很好的描述。二、射線管的劃分通常在垂直于入射方向的面上進(jìn)行，為了達(dá)到足夠的精度，射線追蹤法要求射線管的截面尺寸小于入射波長(zhǎng)的1/10，在求解高頻區(qū)RCS時(shí)，這一要求導(dǎo)致射線管的數(shù)目十分龐大，從而計(jì)算量也想當(dāng)可觀。本發(fā)明專利的射擊線方法在大致估計(jì)和計(jì)算耗時(shí)具有靈活性，可根據(jù)不同精度需求調(diào)節(jié)網(wǎng)格步長(zhǎng)大小，還可模擬不同入射方向的電磁破，從而得到不同計(jì)算精度的RCS值，克服了射擊線追蹤法的上面兩個(gè)問(wèn)題，在飛機(jī)初步設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)RCS是適用的。

正是由于飛行器敏感性研究在軍事方面極其廣闊的應(yīng)用前景和使用價(jià)值，得到了世界上許多研究者的極大關(guān)注，已成為國(guó)際上新的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有方法獲取雷達(dá)散射面積速度慢的不足，本發(fā)明提供一種獲取雷達(dá)散射面積的方法。該方法首先建立雷達(dá)散射模型，用射擊線模擬攻擊方向，定義部件相關(guān)屬性，并生成射擊線，得到部件射擊線網(wǎng)格等的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后建立投影坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換到投影坐標(biāo)系進(jìn)行RCS計(jì)算，最后實(shí)部與虛部分別累加，得到雷達(dá)散射面積。由于本發(fā)明利用物理光學(xué)法與平面射擊線法獲取雷達(dá)散射面積，將平面網(wǎng)格平鋪在部件四邊形有限元投影模型上，在平面網(wǎng)格的每個(gè)單元內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生1～N條射擊線，通過(guò)1～N條射擊線對(duì)部件表面進(jìn)行掃描來(lái)獲取雷達(dá)散射面積的幾何描述數(shù)據(jù)。本發(fā)明可根據(jù)不同精度需求調(diào)節(jié)網(wǎng)格步長(zhǎng)大小，從而得到不同精度的雷達(dá)散射面積，可以提高獲取雷達(dá)散射面積的速度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種獲取雷達(dá)散射面積的方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：

步驟一、建立與部件參數(shù)相同的雷達(dá)散射模型，給定雷達(dá)工作頻率或者雷達(dá)波波長(zhǎng)。

步驟二、建立平面網(wǎng)格，確定網(wǎng)格步長(zhǎng)大小，將平面網(wǎng)格平鋪在部件四邊形有限元投影模型上，在平面網(wǎng)格的每個(gè)單元內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生1～N條射擊線，確定射擊線的攻擊方向。

步驟三、判斷射擊線是否與部件面元相交以判定該射擊線是否擊中部件。如果判定結(jié)果為擊中部件，則進(jìn)行步驟四；如果判定結(jié)果為未擊中部件，則重復(fù)步驟三對(duì)下一小網(wǎng)格進(jìn)行判定，直至判定結(jié)果為射擊線擊中部件；當(dāng)射擊線擊中部件，射擊線與部件面元相交的點(diǎn)為入射點(diǎn)，并且所述射擊線從被穿透的部件上穿出的點(diǎn)為出射點(diǎn)。

步驟四、記錄每個(gè)被射擊線擊中部件的信息。

步驟五、確定雷達(dá)散射體間的遮擋關(guān)系。對(duì)射擊線與各部件的入射點(diǎn)坐標(biāo)的Z坐標(biāo)進(jìn)行排序，Z坐標(biāo)最小的部件即為最外面的部件，將里面的部件遮擋住了。

步驟六、將有限元建模軟件中的原坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到投影坐標(biāo)系。