[發明專利]一種目標散射截面計算方法及裝置

在審

• 申請號: 202010974486.4
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112213704A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 陳剛;賀亞鵬;黨紅杏;蘇翔;鄭適;劉麗霞;李浩
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發明提供了一種目標散射截面計算方法及裝置，其中，所述方法包括：通過確定行星表面的三維幾何環境電磁模型；確定面元間的多次散射貢獻值；確定三維幾何電磁模型的邊緣繞射的散射貢獻值；確定三維幾何電磁模型的表面電流的電磁散射貢獻值；將面元間的多次散射貢獻值、邊緣繞射的散射貢獻值以及電磁散射貢獻值合成為相干散射分量的貢獻值；確定非相干電磁散射貢獻值；將相干散射分量的貢獻值和非相干電磁散射貢獻值進行疊加，得到三維幾何環境電磁模型的目標散射截面。本發明解決了現有方法計算目標散射截面時忽略了多次散射以及邊緣繞射、適用范圍有限并且計算精度不夠高的問題。

技術領域

本發明涉及空間微波遙感技術領域，特別是一種目標散射截面計算方法及裝置。

背景技術

在月球、火星、小行星等行星探測中，測距測速敏感器是著陸器的重要載荷，決定了著陸器能否高精度、高可靠度的達到指定探測區域，目前工作頻段已經到了Ka波段。測距測速敏感器主要是接收行星散射的回波，并對回波進行解譯、處理獲得著陸器相對于行星的距離和速度等重要參數信息，其中，目標散射截面是行星回波的重要參數。

傳統的計算行星表面目標散射截面方法是利用基爾霍夫(Kirchhoff)近似方法，它是一種傳統的基于粗糙面散射模型的計算方法。其主要思想是將行星表面用粗糙的局部平面來代替，然后根據菲涅爾反射定律，計算出反射系數，獲得遠區的散射場。它一般適用于入射角小于30度，曲率大且起伏較為平滑的粗糙面結構。雖然其適用范圍有限，但由于表達式相對簡單，因而也得到了廣泛的應用。這種方法雖然計算速度快，但是計算精度不夠高，忽略了面元間的多次散射和邊緣繞射等散射機理貢獻，適用范圍受限，隨著深空探測要求的精度越來越高，載頻和帶寬越來越大，探測的環境越來越復雜，對測距測速敏感器的設計也提出了更高的要求，迫切需要一種高效的，適用范圍更廣的目標散射截面計算快速計算方法。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種目標散射截面計算方法及裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種目標散射截面計算方法，包括：

確定行星表面的三維幾何環境電磁模型；

采用光束追蹤法確定所述三維幾何電磁模型的面元間的多次散射貢獻值；

基于所述三維幾何電磁模型的面元間的多次散射貢獻值，采用截斷劈增量長度繞射系數法確定所述三維幾何電磁模型的邊緣繞射的散射貢獻值；

基于所述三維幾何電磁模型的面元間的多次散射貢獻值，采用物理光學法確定所述三維幾何電磁模型的表面電流到的電磁散射貢獻值；

將所述面元間的多次散射貢獻值、邊緣繞射的散射貢獻值以及電磁散射貢獻值合成為相干散射分量的貢獻值；

采用微擾法確定所述三維幾何電磁模型的非相干電磁散射貢獻值；

將所述相干散射分量的貢獻值和所述非相干電磁散射貢獻值進行疊加，得到所述三維幾何環境電磁模型的目標散射截面。

可選地，所述確定行星表面的三維幾何環境電磁模型，包括：

獲取行星的待探測區域表面的三維點陣；

依據所述三維點陣，構成離散網絡體幾何結構；

確定與所述待探測區域表面的材質模型；

依據所述材質模型和所述離散網絡體幾何結構，確定行星表面的三維幾何環境電磁模型。

可選地，所述采用光束追蹤法確定所述三維幾何電磁模型的面元間的多次散射貢獻值，包括：

確定光源的位置；

根據所述光源位置對所述三維幾何環境電磁模型的景物空間進行預設處理；