[發明專利]應用于復雜目標多次散射的雷達散射截面快速獲取方法

有效

• 申請號: 201310435160.4
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103487789A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 曾國奇;李思吟;熊小軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 官漢增

技術領域

本發明涉及到一種應用于復雜目標多次反射的雷達散射截面（RCS?Radar?Cross?Section）快速獲取方法，屬于雷達散射截面仿真計算領域。

背景技術

雷達散射截面的大小直接關系到復雜目標的隱身性能，對復雜目標的雷達散射截面進行分析可以對復雜目標的RCS采取有針對性的減縮措施；同時對復雜目標進行一維成像、二維成像、合成孔徑雷達成像仿真和目標識別都需要進行雷達散射截面計算。RCS計算根據目標的電尺寸大小通常有低頻方法，如：矩量法、有限元法等；以及高頻方法，如：物理光學法、幾何光學法、圖像電磁計算法等。但是對于有角反射器和腔體結構的目標，為了提高RCS計算精度，需要使用射線跟蹤進行計算。

射線跟蹤法是一種高頻近似方法。傳統的射線跟蹤法將入射電磁場離散成為射線，對每條射線的散射路徑進行追蹤，可以對一般耦合效應進行合理的計算和預估，從而成為處理耦合散射效應的經典方法。相對于計算電磁學方法而言，射線跟蹤法對求解電大尺寸目標的散射問題具有計算速度高，內存消耗少等優點，然而射線跟蹤法計算效率低下。當目標的尺寸和復雜度增加時，都會使計算時間大大延長。

發明內容

本發明的目的是為了解決雷達散射截面計算中，復雜目標多次散射計算射線跟蹤耗時巨大的問題，提出了一種能夠快速進行多次射線跟蹤，并能保證雷達散射截面計算結果滿足工程使用精度的有效方法。

復雜目標的電磁散射特性計算，是根據目標的幾何模型，采用電磁散射計算方法，計算該復雜目標的RCS。本發明基于射線跟蹤法實現了對復雜目標多次反射RCS計算。本方法通過結合幾何光學法和物理光學法計算目標模型的RCS，復雜目標對電磁波的單次反射貢獻通過物理光學積分直接給出，多次反射RCS則通過多次的幾何光學射線跟蹤和最后的物理光學積分給出。

本發明提供的應用于復雜目標多次散射的雷達散射截面快速獲取方法，具體步驟包括如下：

步驟1：讀入三維復雜目標的三角面元或四邊形面元模型。

步驟2：通過光照的方式計算目標模型內所有面元的法向矢量和深度值。

步驟3：模擬入射平面電磁波，以xy平面為等相位面發射射線，對目標模型的所有面元按順序掃描，確定目標模型內所有面元中心的空間坐標與各個面元法向分量及深度值的對應關系。

步驟4：由目標模型所有面元的法向分量和入射平面電磁波的入射方向，求出所有面元內入射線的反射線方向。

步驟5：找到所有面元內反射線方向在目標模型的投影射線，依次得到投影射線上每個面元的坐標值，即面元位置。在進行面元搜索時，根據反射線的斜率判斷搜索方向，在投影射線上依次找到所有面元。

步驟6：根據投影射線上各個面元的位置，分別求出反射線與此面元所在平面的交點，并判斷該交點是否在此面元內，如果在此面元內，就代表反射線與目標模型存在交點。

步驟7：重復步驟4至步驟6，直至反射線與目標模型無交點，則利用物理光學方法計算反射路徑中每一次反射的交點所在面元的RCS。

步驟8：將每一次反射的交點所在面元的RCS進行疊加，得到目標模型的多次反射RCS。

步驟9：將多次反射RCS與單次反射的RCS相疊加得到目標模型的總RCS。所述單次反射RCS通過物理光學積分直接給出。

本發明的優點在于：

（1）對求解電大尺寸目標的散射問題，射線跟蹤法相對于計算電磁線方法而言，具有計算速度高，內存消耗少的優點。

（2）由于考慮了多次反射的效應，射線跟蹤法能夠很好的模擬高頻條件下的目標多次反射效應，如二面角，三面角結構。

（3）改進了傳統射線跟蹤法的跟蹤反射線的算法，大大提高了計算多次反射線路徑的效率，提高計算目標多次散射的RCS速度。

附圖說明

圖1為本發明的雷達散射截面計算方法的流程圖；

圖2為本發明仿真方法讀入90°角反射器目標模型及其與坐標軸位置關系示意圖；

圖3為本發明仿真方法的相鄰入射線相似的反射路徑示意圖；

圖4為本發明仿真方法的入射線與目標模型的某個面元所在平面相交示意圖；

圖5為本發明仿真方法的確定入射線與面元所在平面的交點是否在面元內示意圖；

圖6為本發明仿真方法的90°二面角反射器的雷達散射截面仿真結果。

具體實施方式