[發明專利]海量目標特性數據快速讀取與精確插值方法

有效

• 申請號: 201310530355.7
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103530529B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 高偉;梁子長;顧俊;王谷
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 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

技術領域

本發明涉及一種目標電磁散射特性數據處理技術，具體涉及一種海量目標特性數據快速讀取與精確插值方法。

背景技術

電大尺寸、復雜結構目標的寬帶雷達目標特性數據計算往往是十分耗時的，故而建立目標特性數據庫是一種十分通用的解決辦法。以雙站雷達散射截面（Radar?Cross?Section，RCS）為例，在某一特定頻率下，入射俯仰角、入射方位角以及散射俯仰角、散射方位角以2°采樣間隔，采用雙精度浮點存取雙站RCS的實部和虛部，所需容量是90×181×91×181×8×2/1024/1024/1024G≈4G。考慮Ku波段（12GHz-18?GHz，以0.1GHz為間隔）的目標特性數據庫，將這些數據存儲到內存（通過這些數據插值獲取其他頻率的RCS），需要約240G內存。無論在讀取時間上，還是在內存需求上，這些都是不允許的，也是不科學的。

插值主要包括內插和外推，插值技術一般分為拉格朗日插值、牛頓多項式插值、三次樣條插值和艾爾米特插值。其中拉格朗日插值使用較為普遍。為了更加精確的插值，通常希望靠近插值點的信息越多越好。在海量目標特性數據插值中，我們往往可以根據電磁計算方法的本身，在不耗費內存和時間的前提下，獲取更多插值點附近的數值信息，這也為插值技術的準確性上提供數據基礎。較以往的直接插值會在精度上有很大的改善。

發明內容

本發明提供一種海量目標特性數據快速讀取與精確插值方法，避免數據的大規模讀取，提高插值精度，節約大量的重復計算。

為實現上述目的，本發明提供一種海量目標特性數據快速讀取與精確插值方法，其特點是，該方法包含以下步驟：

步驟1、計算目標的雙站雷達散射截面，對于頻率端點處的雷達散射截面要求同時存儲其一階、二階的導數信息；

步驟2、根據目標狀態確定并讀取有用雙站雷達散射截面范圍；

步驟3、分別進行入射俯仰角、入射方位角、散射俯仰角和散射方位角的插值；

步驟4、對雙站雷達散射截面進行數據格式組織；

步驟5、將組織完畢的雙站數據送入圖形處理單元，首先進行頻率一維的插值；

步驟6、判斷是否完成入射俯仰角、入射方位角、散射俯仰角和散射方位角的插值，若是，則跳轉到步驟7，若否，則跳轉到步驟4；

步驟7、將在圖形處理單元產生的插值數據傳回中央處理器。

上述步驟1中，雙站雷達散射截面及其導數信息采用二進制存儲。

上述步驟2中，雙站雷達散射截面范圍采用c/c++中的定位讀取函數進行有用數據的快速獲取。

上述步驟3中，插值形式采用拉格朗日插值或多項式插值。

上述步驟4中采用拉格朗日插值時數據格式組織方法包含：

5-D拉格朗日插值是1-D拉格朗日插值的直接擴展，其形式表現如式（6）：

（6）

式中，，、、與表達式類同，；

若首先將讀取的有用數據依據頻率分組，每個頻點上數據組織形式也一樣；

依據公式（6）中的的定義，每個頻點上的所有散射數據的是同樣的；同時，對于每個頻點矩陣中的相應元素，進行的加權求和操作相同。

上述步驟5中采用拉格朗日插值的插值方法包含：

采用拉格朗日插值的特殊形式-多項式插值，進行頻率一維的插值，如式（1）：

??????????（1）

其中，為頻率變量，是多項式的階數。在某一狀態下，已知，則待定常數需滿足以下式（2）的矩陣關系：

????????????（2）

為了更加精確的進行端點附近的插值，可以如式（3）、（4）將端點處的一階、二階導數值信息應用到式（2）的矩陣中，即：

???????????????????（3）

??????????????????（4）

將式（3）、（4）替換式（2）中的最后兩個方程，可得式（5）：

?（5）

式（5）的系數矩陣是范德蒙矩陣變形。

本發明海量目標特性數據快速讀取與精確插值方法和現有技術的寬帶雷達目標特性數據獲取方法相比，其優點在于，本發明公開了一種快速準確的拉格朗日插值方法，實現了海量目標特性數據的快速讀取，避免數據的大規模讀取，提高插值精度，節約大量的重復計算。

附圖說明

圖1為本發明海量目標特性數據快速讀取與精確插值方法的流程圖；

圖2為本發明海量目標特性數據快速讀取與精確插值方法中采用導數信息進行端點插值的示意圖；