[發明專利]一種基于散射中心矩陣的RCS轉換方法

有效

• 申請號: 201310436825.3
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103487791A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 梁子長;高偉
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張妍;包姝晴

技術領域

本發明涉及目標電磁散射特性數據處理領域，特別涉及一種基于散射中心矩陣的RCS轉換方法。

背景技術

目前目標RCS（雷達散射截面）轉換方法主要有基于包圍面切向場分布的轉換方法、基于散射成像的轉換方法及卷積外推算法等。其中，基于包圍面切向場分布轉換方法的理論基礎為惠更斯原理，其RCS轉換的精度較高，但該方法要求測量的雙站RCS數據量十分巨大，需測量不同入射角及不同散射角下的雙站RCS數據，工程實現代價較大；基于散射成像的轉換方法要求的散射數據較少，可直接利用常用的單站RCS幅相測量系統獲取，工程實現較容易，但該方法要求待測目標可近似等效為一組散射點的組合，由于散射點源于高頻區的局部效應近似，且需假定散射點參數不隨觀測角度、距離等變化，該轉換方法的適用范圍受到較大限制；卷積外推算法主要基于物理光學模型，其轉換要求的測量數據較少，但也采用了高頻區的局部效應近似，其適用范圍也同樣存在較大的局限性。由此可見，后兩種較易工程實現的RCS轉換方法在原理上存在較大近似，即高頻區局部效應近似和散射點參數不隨角度、距離等變化的假設，?不失一般性，這里以電磁波與金屬表面目標的線性相互作用系統為例進行說明。

假設照射源距離為時目標的表面感應源分布為，目標表面照射場分布為，則目標散射感應源與照射場之間關系可寫成矩陣形式，即

???????????????????????????????????????（1a）

??????????????????????????（1b）

式中：為系數矩陣，當離散點足夠密時，該矩陣的元素只與目標幾何物理特征及照射電磁波頻率等相關，而與照射距離、角度等無關。可見，一般情況下目標表面感應源分布不僅與局部照射場相關，還與其它部位的照射場相關。

而現有的基于散射成像、卷積外推等RCS轉換方法，其主要根據高頻區的局部效應近似，忽略了系數矩陣中的非對角區元素，即將式（1）近似簡化為

??（2）

式中，表示列向量；表示目標等效的散射點個數；表示各散射點對應的目標局部感應源分布；表示局部的照射場分布；表示各散射點對應的局部系數矩陣，即

=?????????????????（3）

這即是其第一個近似條件。同時，由于散射場主要由目標感應源分布決定，散射點系數也將由局部感應源分布決定，根據式（3），散射點系數將受到照射場分布的影響：當照射源距離較近、散射點對應的目標局部區域尺寸不滿足遠場條件時，局部照射場將難以用其平均量近似表示，散射點系數將隨觀測距離變化；當觀測角度范圍較大時，局部照射場也將難以用其平均量近似表示，散射點系數將隨觀測角度變化；這即是第二個近似條件。

由此可見，現有RCS轉換方法難以適用復雜目標電磁散射的實際應用情況，需要進一步研究更有效的目標RCS轉換方法。

發明內容

為了解決現有RCS轉換近似技術存在較大局限性，無法適用于目標各局部耦合較強、散射點參數變化等情況的問題，本發明提供一種基于散射中心矩陣的RCS轉換方法。

本發明的技術方案在于提供一種基于散射中心矩陣的RCS轉換方法，該方法包括如下步驟：

A、通過測繪獲取目標幾何數據，建立目標粗略幾何模型，其中至少需包含目標各部件的大致外形及相互間的幾何關系；

B、根據目標粗略幾何模型，采用矩量法或迭代物理光學方法獲取其感應源與照射場間的近似關系，建立待測目標包含待定系數的RCS與照射場間的散射中心轉換矩陣；

C、對需進行RCS轉換的觀測方向，以觀測中心方向為固定入射角，獲取待測目標不同散射角下雙站散射特性數據；

D、采用最小二乘法確定轉換矩陣中的待定系數；

E、利用散射中心矩陣進行目標RCS轉換。

可選地，步驟A中，進一步包含：

在建立目標粗略幾何模型時，根據目標各部件間位置關系及觀測距離，根據遠場近似條件進行分塊劃分，其中經由公式4獲取各分塊尺寸：

式中，為照射源與目標部件間距離；為照射電磁波波長。

?

如權利要求2所述的RCS轉換方法，其特征在于，

步驟B中，進一步包含：

對目標粗略幾何模型進行網格剖分，獲取各網格的感應源與照射場間的分塊近似關系矩陣，即公式5：

式中，為目標分塊總數；表示第分塊對應感應源與第分塊對應照射場間的分塊關系矩陣；

將實際目標的分塊關系矩陣表示為公式6：