[發(fā)明專利]時(shí)變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)的建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011012163.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN112114312B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝曜聰;沈方芳;白博文;李小平;陳旭陽;劉彥明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.時(shí)變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)的建模方法，其特征在于，時(shí)變等離子鞘套下的逆合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)的建模方法包含有如下步驟：

S1建立時(shí)變等離子鞘套電子密度波動(dòng)模型：輸入沿飛行器表面服從雙高斯分布等離子鞘套電子密度分布函數(shù)、沿時(shí)間方向服從正弦分布的電子密度時(shí)變函數(shù)，建立一個(gè)時(shí)變等離子鞘套電子密度波動(dòng)模型Ne_tv(z,t)；

S2計(jì)算含有頻率參數(shù)的等離子鞘套反射系數(shù)r_tv(f(t))：雷達(dá)信號(hào)采用線性調(diào)頻方式，即入射頻率為時(shí)間t的函數(shù)f(t)，考慮到逆合成孔徑雷達(dá)信號(hào)的寬帶特性，根據(jù)逆合成孔徑雷達(dá)入射波頻率范圍、等離子鞘套的電子碰撞頻率、等離子鞘套的入射介質(zhì)本征波阻抗，利用時(shí)變等離子鞘套電子密度波動(dòng)模型Ne_tv(z,t)，通過等效傳輸線法計(jì)算得到含有頻率參數(shù)的等離子鞘套反射系數(shù)r_tv(f(t))及其幅頻關(guān)系函數(shù)|r_tv(f(t))|與相頻關(guān)系

S3計(jì)算時(shí)變等離子鞘套調(diào)制后的回波信號(hào)模型s_echo(t)：輸入逆合成孔徑雷達(dá)線性調(diào)頻脈沖信號(hào)的振幅、調(diào)頻率、脈沖寬度，確定逆合成孔徑雷達(dá)發(fā)射信號(hào)s(t)，利用S2得到的等離子鞘套幅頻關(guān)系函數(shù)|r_tv(f(t))|與相頻關(guān)系采用反射系數(shù)與雷達(dá)信號(hào)卷積的方法計(jì)算得到時(shí)變等離子鞘套調(diào)制后的逆合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)模型s_echo(t)；

S4對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行逆合成孔徑雷達(dá)成像：反復(fù)執(zhí)行S3，利用步驟S3計(jì)算得到的多次回波信號(hào)，采用距離多普勒成像方法，獲得距離維和方位維成像數(shù)據(jù)，根據(jù)時(shí)變等離子鞘套引起雷達(dá)回波脈內(nèi)調(diào)制與脈間調(diào)制作用，確定等離子鞘套引起逆合成孔徑雷達(dá)成像的散焦現(xiàn)象。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)的建模方法，其特征在于，步驟S2所述計(jì)算含有頻率參數(shù)的等離子鞘套反射系數(shù)r_tv(f(t))，具體包括如下步驟：

S2.1計(jì)算第h層時(shí)變等離子體特征頻率ω_p(z_h,t)以及復(fù)介電常數(shù)ε(z_h,t,f)：輸入雷達(dá)入射電磁波頻率f，時(shí)變等離子鞘套的電子碰撞頻率v_en，時(shí)變等離子鞘套第h層距飛行器表面垂直方向上的距離z_h，電子電荷量e，電子質(zhì)量m_e，空氣中的介電常數(shù)ε₀；利用時(shí)變電子密度波動(dòng)模型Ne_tv(z,t)，計(jì)算得到第h層時(shí)變等離子體特征頻率ω_p(z_h,t)以及復(fù)介電常數(shù)ε(z_h,t,f)；

S2.2計(jì)算第h層時(shí)變等離子體傳輸系數(shù)k(z_h,t,f)以及波阻抗Z(z_h,t,f)：輸入真空介質(zhì)當(dāng)中的磁導(dǎo)率μ₀，利用第h層等離子體復(fù)介電常數(shù)ε(z_h,t,f)，計(jì)算得到第h層時(shí)變等離子體傳輸系數(shù)k(z_h,t,f)以及波阻抗Z(z_h,t,f)；

S2.3計(jì)算第h層時(shí)變等離子體的傳輸矩陣：利用等離子鞘套第h層等效波阻抗、等離子鞘第h層套傳輸系數(shù)、等離子鞘套第h層厚度以及第h層距飛行器垂直方向的距離，通過等離子鞘套與目標(biāo)形成的三角函數(shù)關(guān)系計(jì)算得到第h層等離子體對(duì)應(yīng)的傳輸矩陣，表達(dá)式如下：

其中d_h為第h層等離子體距飛行器垂直方向的距離；

S2.4計(jì)算整個(gè)等離子鞘套的總傳輸矩陣：利用第h層等離子鞘套對(duì)應(yīng)的傳輸矩陣，將其遍歷全部等離子鞘套所分層數(shù)H，即可得到每一層的傳輸矩陣，將每一層的傳輸矩陣樣本進(jìn)行乘積運(yùn)算，得到整個(gè)等離子鞘套的總傳輸矩陣，表達(dá)式如下：

S2.5計(jì)算時(shí)變等離子鞘套的反射系數(shù)r_tv(f(t))：輸入入射介質(zhì)的本征波阻抗z₀，利用整個(gè)等離子鞘套的總傳輸矩陣、線性調(diào)頻信號(hào)頻率與時(shí)間關(guān)系f(t)，通過等效傳輸線法計(jì)算得到雷達(dá)信號(hào)帶寬范圍內(nèi)時(shí)變等離子鞘套反射系數(shù)r_tv(f(t))，以及幅頻關(guān)系函數(shù)|r_tv(f(t))|和相頻關(guān)系函數(shù)等離子鞘套反射系數(shù)表達(dá)式如下：

幅頻關(guān)系函數(shù)是對(duì)等離子鞘套反射系數(shù)求幅度，相頻關(guān)系函數(shù)是對(duì)等離子鞘套反射系數(shù)求相位。