[發明專利]一種基于射線追蹤的復雜目標時域散射信號仿真方法

在審

• 申請號: 202010863707.0
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111965619A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 魏儀文;柴水榮;孟肖;李娟;郭立新
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S7/40
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 耿路

本發明公開了一種基于射線追蹤的復雜目標時域散射信號仿真方法，涉及雷達技術領域，利用射線追蹤的方法得到電磁波在復雜目標中的反射方向和傳播路徑，利用物理光學法積分計算得到每條射線與目標相互作用產生的散射場。從而得到單頻點下目標的散射場。重復這一步驟，得到一個頻段內的目標散射特性，通過傅里葉變換，最終得到復雜目標時域回波散射信號。實驗表明，本發明的方法具有較高的仿真精度，而且對計算機的資源占用也比較小。

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，特別是涉及一種基于射線追蹤的復雜目標時域散射信號仿真方法。

背景技術

隨著雷達技術的發展，復雜目標時域散射信號仿真在理論分析和實際應用中具有重要意義。當雷達發出的電磁波照射到某一目標，與目標相互作用，會發生散射，散射回波被雷達再次接收。接收到的信號包含了目標的幾何信息，運動信息等，因此，對復雜目標的回波信號進行仿真在國防領域和民用領域具有顯著的學術價值和廣泛的應用前景。

在過去的幾十年中，許多時域散射信號仿真技術被學者提出。大致分為近似方法和數值方法。數值方法優點是計算精度高，然而數值方法需要消耗大量的計算機內存，計算效率低下，普通個人計算機的配置已不能滿足仿真需求。近似方法優點是消耗內存低，分析速度快，但傳統的近似方法對于復雜目標無法考慮目標各部分之間的多次反射，精度不夠。故數值方法和傳統的近似方法都難以應用到復雜目標時域散射信號仿真當中。

發明內容

本發明提供了一種基于射線追蹤的復雜目標時域散射信號仿真方法，可以解決現有技術中存在的問題。

本發明提供了一種基于射線追蹤的復雜目標時域散射信號仿真方法，所述方法包括：

步驟1，將雷達發射至目標的入射電磁波認為是一系列平行傳播的射線管，射線從射線管中發出，確定射線在初始傳播方向上的磁場矢量；

步驟2，射線遇到目標發生多次反射，確定多次反射后的磁場強度，根據該磁場強度以及步驟1得到的磁場矢量計算射線在目標表面產生的感應電流，進而采用物理光學積分法確定每次反射感應電流散射場；

步驟3，將所有射線管多次反射產生的感應電流散射場疊加，得到總散射場；

步驟4，對設定的入射電磁波瞬態入射場時域表達式進行離散，然后進行傅里葉變換，得到相應的頻域表達式，基于步驟3得到的總散射場，計算頻域表達式在帶寬內每個頻率下的散射場，再進行逆傅里葉變換后，得到對應的時域散射場。

本發明中的一種基于射線追蹤的復雜目標時域散射信號仿真方法，利用射線追蹤的方法得到電磁波在復雜目標中的反射方向和傳播路徑，利用物理光學法積分計算得到每條射線與目標相互作用產生的散射場。從而得到單頻點下目標的散射場。重復這一步驟，得到一個頻段內的目標散射特性，通過傅里葉變換，最終得到復雜目標時域回波散射信號。實驗表明，本發明的方法具有較高的仿真精度，而且對計算機的資源占用也比較小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為發射面與入射方向示意圖；

圖2為射線追蹤示意圖；

圖3為實驗中金屬三面角的時域散射回波示意圖；

圖4為實驗中艦船的模型圖；

圖5為對艦船模型的單站散射回波示意圖。

具體實施方式