一種基于sbr與po技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于信號(hào)特征控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法。該計(jì)算方法通過(guò)射線追蹤和物理光學(xué)進(jìn)行熱點(diǎn)計(jì)算，獲得能給出目標(biāo)表面每個(gè)面元的RCS貢獻(xiàn)的分布圖，通過(guò)比較熱點(diǎn)圖定位強(qiáng)散射部位。該方法與低頻法相比，采用SBR和PO方法計(jì)算目標(biāo)熱點(diǎn)具有較高的效率；熱點(diǎn)貢獻(xiàn)附在目標(biāo)三維模型表面上，可直觀的分析強(qiáng)散射貢獻(xiàn)部位。并且該方法可追蹤分離的二次、三次強(qiáng)耦合結(jié)構(gòu)。目標(biāo)上分離的部位的耦合產(chǎn)生的強(qiáng)多次散射，常常不容易發(fā)現(xiàn)，通過(guò)熱點(diǎn)圖可將這些隱含的強(qiáng)散射結(jié)構(gòu)找出來(lái)。
【專利說(shuō)明】—種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號(hào)特征控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]強(qiáng)散射中心的診斷是雷達(dá)目標(biāo)信號(hào)特征控制領(lǐng)域極為重要的環(huán)節(jié)，它是能否進(jìn)行有效雷達(dá)散射截面減縮措施的關(guān)鍵步驟。
[0003]在雷達(dá)散射目標(biāo)的隱身設(shè)計(jì)中，常常需要首先對(duì)初始設(shè)計(jì)的目標(biāo)模型進(jìn)行雷達(dá)散射特性分析，并根據(jù)分析數(shù)據(jù)判斷初始目標(biāo)模型的強(qiáng)散射貢獻(xiàn)部位，再對(duì)這些部位采取各種RCS減縮措施。因此，雷達(dá)散射目標(biāo)中強(qiáng)電磁散射結(jié)構(gòu)的診斷是隱身設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
[0004]目前通常采用的強(qiáng)散射中心診斷方法主要有RCS(雷達(dá)散射截面)方法和成像方法。RCS方法主要是通過(guò)計(jì)算全方位RCS分布來(lái)判斷產(chǎn)生強(qiáng)散射貢獻(xiàn)的方向，并在該方向觀察幾何外形來(lái)判斷強(qiáng)散射中心的部位。該方法的缺點(diǎn)是很大部分需要經(jīng)驗(yàn)支持，并且該方法較難發(fā)現(xiàn)分離部件產(chǎn)生的耦合強(qiáng)散射，而耦合強(qiáng)散射對(duì)于有些目標(biāo)來(lái)說(shuō)則是主要貢獻(xiàn)。另一種診斷方法——成像方法是一般是通過(guò)各個(gè)方向上進(jìn)行二維成像并利用圖像提取強(qiáng)散射中心的方法。該方法可以直接獲得強(qiáng)散射中心的位置，可直接定位強(qiáng)散射中心部位，較為準(zhǔn)確。但一方面雷達(dá)二維圖像同光學(xué)圖像存在本質(zhì)的差別，在多次散射機(jī)理作用下，通過(guò)二維像獲得的某些散射中心的位置與目標(biāo)表面上引起這些散射中心的部位的位置并不一致，因而難以直觀性地通過(guò)二維像確定引起強(qiáng)散射的部位；另一方面獲得全方位二維像需要不小的計(jì)算量，缺乏快捷性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的采用一種基于SBR (射線追蹤)和PO (物理光學(xué))的計(jì)算方法，直觀、快捷地實(shí)現(xiàn)雷達(dá)散射導(dǎo)體目標(biāo)的強(qiáng)散射中心的定位。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，通過(guò)射線追蹤和物理光學(xué)進(jìn)行熱點(diǎn)計(jì)算，獲得能給出目標(biāo)表面每個(gè)面元的RCS貢獻(xiàn)的分布圖，通過(guò)比較熱點(diǎn)圖定位強(qiáng)散射部位。
[0008]如上所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其中:具體可分為如下步驟:
[0009]步驟S1:建立目標(biāo)的三角面元模型；
[0010]步驟S2:計(jì)算一次、二次、三次散射的熱點(diǎn)圖；
[0011]步驟S3:確定強(qiáng)散射部位。
[0012]如上所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其中:所述步驟步驟Si中，在已知目標(biāo)幾何模型的情況下，進(jìn)行網(wǎng)格剖分，獲得導(dǎo)體目標(biāo)的三角表面元模型。[0013]如上所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其中:所述步驟S2中，對(duì)于一次散射貢獻(xiàn)，采用Gordon公式獲得，對(duì)于二次和三次散射貢獻(xiàn)采用幾何光學(xué)加物理光學(xué)的方法，即在多次散射中，除了最后一次用物理光學(xué)方法來(lái)計(jì)算，前幾次的散射采用幾何光學(xué)來(lái)計(jì)算。
[0014]如上所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其中:所述步驟S3中，首先選擇一個(gè)閾值，當(dāng)熱點(diǎn)圖中存在的亮點(diǎn)超過(guò)閾值，則確定該亮點(diǎn)為強(qiáng)散射中心；通過(guò)已確定的強(qiáng)散射中心的位置獲得目標(biāo)表面引起強(qiáng)散射的部位；再通過(guò)對(duì)三次散射熱點(diǎn)圖、二次散射熱點(diǎn)圖、一次散射熱點(diǎn)圖之間的比較確定強(qiáng)散射中心的機(jī)理類型。
[0015]如上所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其中:所述步驟S2中，在計(jì)算二次和三次散射貢獻(xiàn)時(shí)，邊緣貢獻(xiàn)采用等效邊緣電流法來(lái)計(jì)算，中間反射利用Snell公式來(lái)追蹤射線的路徑；在獲得每個(gè)面元的一次、二次、三次散射貢獻(xiàn)后，利用OpenGL將其數(shù)值用顏色表示在目標(biāo)模型表面所對(duì)應(yīng)的三角面元上表示目標(biāo)表面不同部位對(duì)總散射的貢獻(xiàn)程度。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017](I)快捷。與低頻法相比，采用SBR和PO方法計(jì)算目標(biāo)熱點(diǎn)具有較高的效率。
[0018](2)直觀。熱點(diǎn)貢獻(xiàn)附在目標(biāo)三維模型表面上，可直觀的分析強(qiáng)散射貢獻(xiàn)部位。
[0019](3)可追蹤分離的二次、三次強(qiáng)耦合結(jié)構(gòu)。目標(biāo)上分離的部位的耦合產(chǎn)生的強(qiáng)多次散射，常常不容易發(fā)現(xiàn)，通過(guò)熱點(diǎn)圖可將這些隱含的強(qiáng)散射結(jié)構(gòu)找出來(lái)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明提供的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法的流程圖；
`[0021]圖2為熱點(diǎn)計(jì)算原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法進(jìn)行介紹:
[0023]如圖1所示，一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，通過(guò)射線追蹤和物理光學(xué)進(jìn)行熱點(diǎn)計(jì)算，獲得能給出目標(biāo)表面每個(gè)面元的RCS貢獻(xiàn)的分布圖(即熱點(diǎn)圖)，通過(guò)熱點(diǎn)圖則可直觀地獲得那些對(duì)RCS貢獻(xiàn)較大的部位。
[0024]具體可分為如下步驟:
[0025]步驟S1:建立目標(biāo)的三角面元模型
[0026]在已知目標(biāo)幾何模型的情況下，通過(guò)商業(yè)CAE軟件進(jìn)行網(wǎng)格剖分，獲得導(dǎo)體目標(biāo)的三角表面元模型，用于后面的熱點(diǎn)計(jì)算。也可以采用其他網(wǎng)格剖分工具或方法。
[0027]步驟S2:計(jì)算一次、二次、三次散射的熱點(diǎn)圖
[0028]計(jì)算每個(gè)三角面元的一次、二次、三次散射貢獻(xiàn)。
[0029]對(duì)于一次散射貢獻(xiàn)計(jì)算，通過(guò)PO方法來(lái)估計(jì)。PO估計(jì)采用Gordon公式獲得:
I3I
[0030]I =x 嶺黽 exp(X.w)smc{-kam -w)[0031]上式中w = 2(/-/0?)為入射方向單位矢量在面元平面內(nèi)的投影。其中，k為波數(shù)，
為為面元法向向量，f為入射場(chǎng)傳播方向單位矢量，A A為面元面積，j為虛數(shù)單位，am為目標(biāo)坐標(biāo)系中面元頂點(diǎn)的位置矢量。
[0032]對(duì)于二次和三次散射貢獻(xiàn)采用GO (幾何光學(xué))加PO的方法。具體來(lái)說(shuō)，在多次散射計(jì)算中，除了最后一次用PO方法來(lái)計(jì)算，前幾次的散射采用GO來(lái)計(jì)算。例如對(duì)于二次散射計(jì)算，先用GO方法計(jì)算第一次反射場(chǎng)，再用PO方法計(jì)算第二次反射場(chǎng)；而對(duì)于三次散射計(jì)算，則先用GO方法計(jì)算第一、二次反射場(chǎng)，再用PO方法計(jì)算第三次反射場(chǎng)。
[0033]邊緣貢獻(xiàn)采用EEC (等效邊緣電流法)來(lái)計(jì)算，中間反射利用Snell公式來(lái)追蹤射線的路徑。于是，獲得每個(gè)面元的一次、二次、三次散射貢獻(xiàn)，并利用OpenGL將其數(shù)值用顏色表示在目標(biāo)模型表面所對(duì)應(yīng)的三角面元上，可以清楚地獲得目標(biāo)表面不同部位對(duì)總散射的貢獻(xiàn)程度。
[0034]步驟S3:確定強(qiáng)散射部位
[0035]根據(jù)實(shí)際情況選擇一個(gè)閾值，當(dāng)熱點(diǎn)圖中存在的亮點(diǎn)(局域極大值)超過(guò)閾值，則確定該亮點(diǎn)為強(qiáng)散射中心。由于熱點(diǎn)圖是在目標(biāo)表面顯示的，可以通過(guò)已確定的多個(gè)強(qiáng)散射中心的位置來(lái)獲得目標(biāo)表面上產(chǎn)生各強(qiáng)散射中心的部位。再通過(guò)對(duì)三次散射熱點(diǎn)圖、二次散射熱點(diǎn)圖、一次散射熱點(diǎn)圖之間的比較確定強(qiáng)散射中心的機(jī)理類型(單次反射機(jī)理、二次反射機(jī)理、三次反射機(jī)理)。
[0036]對(duì)于強(qiáng)散射中心類型的判斷，首先比較二次散射熱點(diǎn)圖與三次散射熱點(diǎn)圖，如果通過(guò)三次散射熱點(diǎn)圖確定的強(qiáng)散射中心在二次散射熱點(diǎn)圖中并不存在，則可判斷在該部位上將形成了具有三次 反射機(jī)理的強(qiáng)散射中心；同樣的原理，比較一次散射熱點(diǎn)圖與二次散射熱點(diǎn)圖，可判斷出具有二次反射機(jī)理的強(qiáng)散射中心。同時(shí)，可以判斷剩下的強(qiáng)散射中心則屬于一次反射機(jī)理類型。
【權(quán)利要求】
1.一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，通過(guò)射線追蹤和物理光學(xué)進(jìn)行熱點(diǎn)計(jì)算，獲得能給出目標(biāo)表面每個(gè)面元的RCS貢獻(xiàn)的分布圖，通過(guò)比較熱點(diǎn)圖定位強(qiáng)散射部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其特征在于:具體可分為如下步驟: 步驟S1:建立目標(biāo)的三角面元模型； 步驟S2:計(jì)算一次、二次、三次散射的熱點(diǎn)圖； 步驟S3:確定強(qiáng)散射部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其特征在于:所述步驟步驟SI中，在已知目標(biāo)幾何模型的情況下，進(jìn)行網(wǎng)格剖分，獲得導(dǎo)體目標(biāo)的三角表面元模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其特征在于:所述步驟S2中，對(duì)于一次散射貢獻(xiàn)，采用Gordon公式獲得，對(duì)于二次和三次散射貢獻(xiàn)采用幾何光學(xué)加物理光學(xué)的方法，即在多次散射中，除了最后一次用物理光學(xué)方法來(lái)計(jì)算，前幾次的散射采用幾何光學(xué)來(lái)計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其特征在于:所述步驟S3中，首先選擇一個(gè)閾值，當(dāng)熱點(diǎn)圖中存在的亮點(diǎn)超過(guò)閾值，則確定該亮點(diǎn)為強(qiáng)散射中心；通過(guò)已確定的強(qiáng)散射中心的位置獲得目標(biāo)表面引起強(qiáng)散射的部位；再通過(guò)對(duì)三次散射熱點(diǎn)圖、二次散射熱點(diǎn)圖、一次散射熱點(diǎn)圖之間的比較確定強(qiáng)散射中心的機(jī)理類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于SBR與PO技術(shù)的強(qiáng)散射中心計(jì)算方法，其特征在于:所述步驟S2中，在計(jì)算二次和三次散射貢獻(xiàn)時(shí)，邊緣貢獻(xiàn)采用等效邊緣電流法來(lái)計(jì)算，中間反射利用Snell公式來(lái)追蹤射線的路徑；在獲得每個(gè)面元的一次、二次、三次散射貢獻(xiàn)后，利用OpenGL將其數(shù)值用顏色表示在目標(biāo)模型表面所對(duì)應(yīng)的三角面元上表示目標(biāo)表面不同部位對(duì)總散射的貢獻(xiàn)程度。
【文檔編號(hào)】G01S7/40GK103713284SQ201210369967
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】閆華, 董純柱, 王超 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院二O七所