基于大面元模型的引信多普勒頻率獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及引信全數(shù)字仿真、引信半實物仿真技術(shù)、引信近場目標特性研究技術(shù) 領(lǐng)域，特別涉及一種基于大面元模型的引信多普勒頻率獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以下對本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)背景進行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有 技術(shù)。
[0003] 現(xiàn)代防空導(dǎo)彈近炸引信廣泛采用多普勒體制，該體制引信可獲得運動目標的多普 勒頻率信號，按其頻率或幅度來選擇目標的特征以確定最理想的啟動區(qū)。而防空導(dǎo)彈武器 系統(tǒng)定型及作戰(zhàn)經(jīng)常受到無線電引信系統(tǒng)不啟動或誤啟動的困擾，引信要確定最佳啟動點 和啟動區(qū)，需要獲得其與目標中心位置相對應(yīng)的理想的多普勒頻率隨目標位置變化曲線。 [0004]目前國內(nèi)外計算彈目交會過程中引信多普勒頻率的方法包括基于的目標多點散 射模型和面元近場散射模型進行計算。目標多點散射模型的散射點就是目標的多個散射中 心，其位置和強度要根據(jù)實驗測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出，所以對于不同目標都要進行大量的實驗 測試，耗費大量人力、物力。采用目標多點散射模型計算時，認為每個散射中心的位置、散射 強度不變，然而在彈目交會狀態(tài)下，入射場為非平面波，散射場是目標與探測天線相互耦合 而形成，目標相對于探測器天線短時間內(nèi)高速運動，一般情況下，目標處于局部照射，目標 散射中心的位置和強度都會變化，所以采用這些方法計算精度往往達不到要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種基于大面元模型的引信多普勒頻率獲取方法，能夠快 速獲取任意彈目交會狀態(tài)下的多普勒頻率和回波功率，結(jié)果穩(wěn)定性好，此外，根據(jù)本發(fā)明的 方法簡單高效，通用性好。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的基于大面元模型的引信多普勒頻率獲取方法，包括：
[0007] S1、根據(jù)發(fā)射天線發(fā)射的電磁波波長，將目標散射單元的表面劃分成面元；
[0008] S2、獲取目標散射單元表面每個面元反射的信號的多普勒頻率和回波功率，基于 所述多普勒頻率和所述回波功率確定面元的多普勒頻譜；
[0009] S3、依據(jù)預(yù)設(shè)的功率閾值和所述多普勒頻譜，將所述多普勒頻譜中大于所述功率 閾值的區(qū)域所對應(yīng)的多普勒頻率范圍作為引信接收機的引信多普勒頻率。
[0010] 優(yōu)選地，步驟S1中，按照1/5~1/3個所述電磁波波長，將目標散射單元的表面劃 分成面元。
[0011] 優(yōu)選地，所述面元為三角面元。
[0012] 優(yōu)選地，目標散射單元表面第m個面元反射的信號的多普勒頻率滿足如下關(guān)系：
[0014] 式中，t為彈目相對速度；也為從天線的相位中心引向散射單元中心的單位矢量； fc為發(fā)射信號載頻頻率；C為自由空間光速。
[0015] 優(yōu)選地，獲取目標散射單元表面每個面元反射的信號的回波功率包括：針對任意 一個面元：
[0016] 獲取接收天線接收到的所述面元的散射場；
[0017] 基于所述散射場確定所述面元在天線負載中產(chǎn)生的電壓，并通過Fourie逆變換 獲取接收天線的時域接收電壓；
[0018] 依據(jù)所述接收電壓和接收天線的阻抗，確定所述面元反射的信號的回波功率。
[0019] 優(yōu)選地，接收天線接收到的第m個面元的散射場E"為：
[0021] 式中，Pi為發(fā)射天線發(fā)射的電磁波功率；Di為發(fā)射天線的增益；Ui(fn)為入射脈沖 信號的幅度；Z。為空氣的電磁波阻抗，且2。=120JIΩ ;Rini為第m個面元中心到發(fā)射天線相 位中心的距離；Rsni為第m個面元中心到接收天線相位中心的距離；fini為發(fā)射天線在第m個 面元處的天線方向性函數(shù)；Ps"為第m個面元的反射系數(shù)；Φ為散射場的相位特性；j為虛 數(shù)單位。
[0022] 優(yōu)選地，第m個面元在天線負載中產(chǎn)生的電壓lUfn)為：
[0024] 式中，Za為天線阻抗；Ds為接收天線的增益；fsni為接收天線在第m個面元處的天 線方向性函數(shù)。
[0025] 優(yōu)選地，接收天線接收的第m個面元產(chǎn)生的時域接收電壓化為：
[0027] 式中，N為時域脈沖信號的采樣點數(shù)，η為時域脈沖信號的采樣點序號。
[0028] 優(yōu)選地，第m個面元反射的信號的回波功率匕為：
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的基于大面元模型的引信多普勒頻率獲取方法，包括：根據(jù)發(fā)射天線 發(fā)射的電磁波波長，將目標散射單元的表面劃分成面元；獲取目標散射單元表面每個面元 反射的信號的多普勒頻率和回波功率，基于所述多普勒頻率和所述回波功率確定面元的多 普勒頻譜；依據(jù)預(yù)設(shè)的功率閾值和所述多普勒頻譜，將所述多普勒頻譜中大于所述功率閾 值的區(qū)域所對應(yīng)的多普勒頻率范圍作為引信接收機的引信多普勒頻率。本發(fā)明通過根據(jù)發(fā) 射天線發(fā)射的電磁波波長將目標散射單元的表面劃分成面元，能夠放寬物理光學(xué)計算條件 下對目標散射單元表面的劃分限制，提高根據(jù)本發(fā)明的引信多普勒頻率獲取方法的通用性 和結(jié)果穩(wěn)定性；通過將目標散射單元的表面劃分成一系列的面元，從而不必經(jīng)過大量滑軌 試驗確定散射中心的位置和強度，省時省力，簡單高效。
【附圖說明】
[0031]通過以下參照附圖而提供的【具體實施方式】部分，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更加 容易理解，在附圖中：
[0032]圖1是根據(jù)本發(fā)明的基于大面元模型的引信多普勒頻率獲取方法的流程圖；
[0033]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例得到的某飛機目標的多普勒頻譜。
【具體實施方式】
[0034]下面參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細描述。對示例性實施方式的描 述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本發(fā)明及其應(yīng)用或用法的限制。
[0035]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的基于大面元模型的引信多普勒頻率獲取方法的流程圖。 現(xiàn)有技術(shù)中在物理光學(xué)計算條件下獲取引信多普勒頻率時，由于該方法對目標散射單元的 劃分有一定的限制，使得其適用范圍廣較小，通用性不好。為了放寬物理光學(xué)計算條件下對 目標散射單元表面的劃分限制，本發(fā)明步驟S1中，首先根據(jù)發(fā)射天線發(fā)射的電磁波波長， 將目標散射單元的表面劃分成面元。
[0036]在劃分面元時，可以根據(jù)目標散射中心表面的幾何結(jié)構(gòu)特征以及計算環(huán)境和要求 進行確定。若面元過大時，根據(jù)該劃分方式獲取的引信多普勒頻率的準確性和精確性較差， 且不同條件下獲得的引信多普勒頻率之間的穩(wěn)定性也不好；若面元過小，則不僅會增加獲 取引信多普勒頻率的繁瑣性，還會使得獲得的引信多普勒頻率和回波功率較小，當(dāng)獲得的 每個面元的回波功率均小于預(yù)設(shè)的功率閾值時，則無法啟動無線電引信系統(tǒng)。本發(fā)明按照 發(fā)射天線發(fā)射的電磁波波長劃分目標散射單元的表面，一方面能夠放寬物理光學(xué)計算條件 下對目標散射單元表面的劃分限制，使得在其他條件相同的條件下在此區(qū)域內(nèi)劃分計算得 到的多普勒頻譜帶寬范圍和幅度高度一致，提高根據(jù)本發(fā)明的引信多普勒頻率獲取方法的 結(jié)果穩(wěn)定性；另一方面能夠省去現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過大量滑軌試驗確定散射中心的位置和強度 的步驟，省時省力，簡單高效；此外，還能夠