[發明專利]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

• 申請號: 202011012163.3
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112114312B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（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: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

本發明公開了一種時變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達回波信號建模方法，解決了現有等離子鞘套下雷達回波信號模型無法滿足時變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達信號散焦現象仿真和分析的問題。實現包括：建立時變等離子鞘套的電子密度波動模型；計算含有時變頻率的等離子鞘套反射系數，并推出幅頻與相頻特性；計算時變等離子鞘套下雷達回波信號模型；對回波信號進行距離多普勒成像，確定散焦現象。本發明通過建模和成像處理，確定了時變等離子鞘套對寬帶信號雷達回波脈內與脈間雙重調制作用，并通過回波模型仿真出時變等離子鞘套下逆合成孔徑雷達成像出現的散焦現象，為散焦相關研究提供基礎，可用于再入式航天器返回階段的雷達成像研究。

技術領域

本發明屬于雷達成像技術領域，主要涉及雷達回波建模，具體是一種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，可用于對時變等離子鞘套包覆目標的雷達成像仿真，以及為時變等離子鞘套引起雷達成像散焦的特性分析使用。

背景技術

再入式航天器在返回時，航天器表面與大氣發生劇烈摩擦，溫度急劇升高，從而產生時變的等離子包覆在飛行器周圍，形成等離子鞘套。整個返回過程，地面雷達系統會對航天器進行探測與跟蹤。由于時變等離子鞘套會對雷達信號產生嚴重影響，使雷達回波發生幅度衰減與相位偏移，造成逆合成孔徑雷達成像時，會出現散焦現象，大大降低了圖像分辨率，嚴重影響了后續的目標的識別。

目前對時變等離子鞘套引起的逆合成孔徑雷達成像散焦現象的研究，都是基于實測數據的分析，實測試驗需通過要將航天器發射到臨近空間進行再入飛行，因此實測試驗條件要求高，實測數據獲取難度大，數據量也有限，無法滿足對時變等離子鞘套引起的逆合成孔徑雷達散焦現象常態化的研究分析。因此目前亟需一種針對時變等離子鞘套調制的逆合成孔徑雷達回波信號模型，以便在計算機仿真環境下進行時變等離子鞘套引起的逆合成孔徑雷達成像散焦問題的研究。

現有的關于時變等離子鞘套與雷達信號的研究，都是基于窄帶雷達系統，由于雷達帶寬比較窄，入射波的頻率變化范圍有限，在研究等離子鞘套對雷達信號的調制影響時，對入射頻率近似使用固定值，而逆合成孔徑雷達信號采用的是寬帶雷達體制，入射頻率變化范圍大，回波信號在不同頻率下受到的鞘套調制作用差異較大。因此現有的時變等離子鞘套下雷達回波模型無法體現入射頻率的變化引起等離子鞘套調制效果的變化，不能用于逆合成孔徑雷達信號的分析。

逆合成孔徑雷達的成像結果，包括距離維和方位維兩個維度的數據，這兩個維度的數據來自于雷達回波的脈內特征和脈間特征。現有的時變等離子鞘套雷達模型只能體現等離子鞘套對單次回波產生的脈內調制作用，無法體現等離子鞘套對多次回波產生脈間調制作用的耦合效果，因此無法滿足逆合成孔徑雷達的二維成像分析，也無法應用于散焦問題的研究。

本發明致力于研究時變等離子鞘套引起逆合成孔徑雷達成像出現的散焦現象，在相關的范圍內搜索和查新，沒有發現與本發明主題相關的即逆合成孔徑雷達回波信號建模方法的文獻和報道。

發明內容

為了滿足時變等離子鞘套引起逆合成孔徑雷達成像出現散焦問題的研究需求，本發明提供一種通過仿真能夠再現對時變等離子鞘套包覆目標進行逆合成孔徑雷達成像時出現散焦現象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。

本發明是一種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，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、沿時間方向服從正弦分布的電子密度時變函數，建立一個時變等離子鞘套電子密度波動模型Ne_tv(z,t)；