[發(fā)明專利]一種基于非均勻網(wǎng)格模型的復(fù)合目標(biāo)散射半解析快速計(jì)算方法

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• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN115169170A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭琨毅;張尊;牟媛;盛新慶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G01S13/90;G06F111/08;G06F111/10
• 代理公司: 北京正陽理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.一種基于非均勻網(wǎng)格模型的復(fù)合目標(biāo)散射半解析快速計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取或構(gòu)建獨(dú)立目標(biāo)網(wǎng)格模型，及粗糙背景地形網(wǎng)格模型；

判斷目標(biāo)網(wǎng)格邊緣結(jié)構(gòu)；

利用混合物理光學(xué)法和等效電流法建立獨(dú)立目標(biāo)的散射回波；

利用基于積分方程法的面元模型建立粗糙背景地形的回波；

對目標(biāo)網(wǎng)格中的耦合區(qū)網(wǎng)格進(jìn)行均勻加密，使用半解析四路徑模型對目標(biāo)和背景之間的多次散射進(jìn)行計(jì)算；

將所述獨(dú)立目標(biāo)的散射回波，粗糙背景地形的回波，以及目標(biāo)和背景之間的多次散射進(jìn)行求和，獲得復(fù)合目標(biāo)的散射場。

2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述確定目標(biāo)網(wǎng)格邊緣結(jié)構(gòu)的步驟，具體方法包括：

讀取目標(biāo)網(wǎng)格文件，確定所有網(wǎng)格所對應(yīng)的頂點(diǎn)坐標(biāo)；

求解每一個(gè)網(wǎng)格的每一個(gè)邊緣向量，利用邊緣向量求解網(wǎng)格外法向矢量；

遍歷尋找所有具有兩個(gè)相同網(wǎng)格頂點(diǎn)編號的網(wǎng)格，定義為相鄰網(wǎng)格；

求解每組相鄰網(wǎng)格外法向矢量的夾角，夾角滿足一定條件的判定為邊緣結(jié)構(gòu)，獲取該網(wǎng)格邊緣端點(diǎn)和兩側(cè)面元的外法向量。

3.如權(quán)利要求2所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述利用混合物理光學(xué)法和等效電流法建立獨(dú)立目標(biāo)的散射回波的步驟，具體方法包括：

剖分為網(wǎng)格模型的獨(dú)立目標(biāo)散射回波，等效為所有網(wǎng)格面散射分量和所有邊緣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的繞射分量疊加而成：

其中，為獨(dú)立目標(biāo)散射回波，為第i個(gè)網(wǎng)格的面散射場，為第j條邊緣的繞射場，I和J分別表示為網(wǎng)格個(gè)數(shù)和邊緣個(gè)數(shù)；

采用簡化后的PO圍線積分公式計(jì)算面散射分量：

其中，表示網(wǎng)格外法向量；表示為單位接收方向；T為在平板平面上的投影長度，M為平板邊緣總數(shù)，是源點(diǎn)的位置矢量，表示平板第m個(gè)邊的長度和方向，為平板上與垂直的單位方向；

利用EEC計(jì)算邊緣結(jié)構(gòu)的繞射分量：

其中，為邊緣的方向矢量，η₀為自由空間阻抗，和分別代表垂直和水平極化方向，和分別為邊緣的起點(diǎn)和終點(diǎn)，為邊的中點(diǎn)，I^PTD和M^PTD分別為邊緣的繞射電流和繞射磁流。

4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述利用基于積分方程法的面元模型建立粗糙背景地形的回波，具體方法包括：

將粗糙面以成像分辨率為尺寸剖分為電大網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格可視為點(diǎn)散射中心，每個(gè)散射中心的幅度由積分方程法模型法批量求解：

其中，為粗糙面散射場，N為粗糙面元個(gè)數(shù)，k為波數(shù)，r_n為電大網(wǎng)格的位置矢量，r′為入射波矢量，exp(jψ)為隨機(jī)相位修正項(xiàng)，當(dāng)網(wǎng)格為電大尺寸網(wǎng)格時(shí)需要加入，ψ的范圍為[0:2π]，A_n為電大網(wǎng)格散射場的振幅。

5.如權(quán)利要求2所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述對目標(biāo)網(wǎng)格中的耦合區(qū)網(wǎng)格進(jìn)行均勻加密的步驟，具體包括：

求解入射法矢在xy平面中的投影，并逐一求解與網(wǎng)格外法向量的夾角，當(dāng)夾角為0時(shí)，判定該網(wǎng)格為耦合區(qū)網(wǎng)格，其與背景散射回波存在耦合；

根據(jù)所提取網(wǎng)格的頂點(diǎn)坐標(biāo)，對存在耦合的電大網(wǎng)格進(jìn)行均勻加密。

6.如權(quán)利要求2所述的計(jì)算方法，其特征在于，所述使用半解析四路徑模型對目標(biāo)和背景之間的多次散射進(jìn)行計(jì)算的步驟，具體包括：

根據(jù)耦合區(qū)網(wǎng)格的坐標(biāo)判斷是否共面，根據(jù)是否共面將耦合區(qū)網(wǎng)格分集；

利用四路徑模型求解每一網(wǎng)格集中一個(gè)網(wǎng)格的耦合散射場

則該網(wǎng)格集的耦合散射場為：其中，為該網(wǎng)格集中所有網(wǎng)格的幅度，φ_i為第i個(gè)網(wǎng)格的相位；

將所有網(wǎng)格集的耦合散射場疊加得到總體的耦合散射場，即目標(biāo)和背景之間的多次散射。