[發(fā)明專利]時變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達回波信號的建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011012163.3
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112114312B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 謝曜聰;沈方芳;白博文;李小平;陳旭陽;劉彥明
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: 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.時變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達回波信號的建模方法，其特征在于，時變等離子鞘套下的逆合成孔徑雷達回波信號的建模方法包含有如下步驟：

S1建立時變等離子鞘套電子密度波動模型：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)、沿時間方向服從正弦分布的電子密度時變函數(shù)，建立一個時變等離子鞘套電子密度波動模型Ne_tv(z,t)；

S2計算含有頻率參數(shù)的等離子鞘套反射系數(shù)r_tv(f(t))：雷達信號采用線性調頻方式，即入射頻率為時間t的函數(shù)f(t)，考慮到逆合成孔徑雷達信號的寬帶特性，根據(jù)逆合成孔徑雷達入射波頻率范圍、等離子鞘套的電子碰撞頻率、等離子鞘套的入射介質本征波阻抗，利用時變等離子鞘套電子密度波動模型Ne_tv(z,t)，通過等效傳輸線法計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))及其幅頻關系函數(shù)|r_tv(f(t))|與相頻關系

S3計算時變等離子鞘套調制后的回波信號模型s_echo(t)：輸入逆合成孔徑雷達線性調頻脈沖信號的振幅、調頻率、脈沖寬度，確定逆合成孔徑雷達發(fā)射信號s(t)，利用S2得到的等離子鞘套幅頻關系函數(shù)|r_tv(f(t))|與相頻關系采用反射系數(shù)與雷達信號卷積的方法計算得到時變等離子鞘套調制后的逆合成孔徑雷達回波信號模型s_echo(t)；

S4對回波信號進行逆合成孔徑雷達成像：反復執(zhí)行S3，利用步驟S3計算得到的多次回波信號，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)時變等離子鞘套引起雷達回波脈內調制與脈間調制作用，確定等離子鞘套引起逆合成孔徑雷達成像的散焦現(xiàn)象。

2.根據(jù)權利要求1所述的時變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達回波信號的建模方法，其特征在于，步驟S2所述計算含有頻率參數(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計算第h層時變等離子體特征頻率ω_p(z_h,t)以及復介電常數(shù)ε(z_h,t,f)：輸入雷達入射電磁波頻率f，時變等離子鞘套的電子碰撞頻率v_en，時變等離子鞘套第h層距飛行器表面垂直方向上的距離z_h，電子電荷量e，電子質量m_e，空氣中的介電常數(shù)ε₀；利用時變電子密度波動模型Ne_tv(z,t)，計算得到第h層時變等離子體特征頻率ω_p(z_h,t)以及復介電常數(shù)ε(z_h,t,f)；

S2.2計算第h層時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)：輸入真空介質當中的磁導率μ₀，利用第h層等離子體復介電常數(shù)ε(z_h,t,f)，計算得到第h層時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計算第h層時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形成的三角函數(shù)關系計算得到第h層等離子體對應的傳輸矩陣，表達式如下：

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計算整個等離子鞘套的總傳輸矩陣：利用第h層等離子鞘套對應的傳輸矩陣，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行乘積運算，得到整個等離子鞘套的總傳輸矩陣，表達式如下：

S2.5計算時變等離子鞘套的反射系數(shù)r_tv(f(t))：輸入入射介質的本征波阻抗z₀，利用整個等離子鞘套的總傳輸矩陣、線性調頻信號頻率與時間關系f(t)，通過等效傳輸線法計算得到雷達信號帶寬范圍內時變等離子鞘套反射系數(shù)r_tv(f(t))，以及幅頻關系函數(shù)|r_tv(f(t))|和相頻關系函數(shù)等離子鞘套反射系數(shù)表達式如下：

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