相似目標(biāo)的散射特征變換方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種相似目標(biāo)的散射特征變換方法，對提取的散射中心建立一一映射，將相似目標(biāo)間的聯(lián)系簡化成散射中心的聯(lián)系，實現(xiàn)了由一個目標(biāo)的散射特征變換到另一個目標(biāo)的散射特征的過程。本發(fā)明的目的是為了解決在航天航空領(lǐng)域中一些典型目標(biāo)的散射特性計算和存儲量大的問題，通過本發(fā)明提供的方法，可以快速進(jìn)行散射特性計算，并且存儲的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)小于原數(shù)據(jù)量。
【專利說明】
相似目標(biāo)的散射特征變換方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)電磁散射領(lǐng)域，具體涉及一種相似目標(biāo)的散射特征變換方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目標(biāo)的散射特性是必須考察的重要指標(biāo)之一。當(dāng)目標(biāo)外形或結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化 后，其散射特征一般都會隨之有所變化。對所有目標(biāo)在每個研制階段都進(jìn)行仿真計算、靜態(tài) 測試，顯然是非常耗時、花費很高的。另一方面，同一目標(biāo)兩個研制階段的外形或結(jié)構(gòu)的小 改變所帶來的散射特性的變化可能會有一定規(guī)律，或者兩個散射特性直接可能存在一定的 變換關(guān)系。而當(dāng)前并沒有這方面的技術(shù)，如果能夠通過深入研究，理解和掌握這種變換關(guān) 系，必將會為工程實踐帶來極大的好處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 要解決的技術(shù)問題
[0004] 為了解決在航天航空領(lǐng)域中一些典型目標(biāo)的散射特性計算和存儲量大的問題，本 發(fā)明提出一種相似目標(biāo)的散射特征變換方法。
[0005] 技術(shù)方案
[0006] -種相似目標(biāo)的散射特征變換方法，其特征在于步驟如下：
[0007] 步驟1:通過對相似目標(biāo)a和目標(biāo)b進(jìn)行雷達(dá)成像和散射中心提取，獲取目標(biāo)a和目 標(biāo)b的強散射點數(shù)據(jù)，包括位置、幅度和相位信息；
[0008] 步驟2:根據(jù)目標(biāo)a、目標(biāo)b的各個散射中心幅度之間的變換關(guān)系，得到幅度映射參 動！(ε?Αη，ben):
[0010]其中，Aln、A2n分別為目標(biāo)a、目標(biāo)b第η個散射中心的復(fù)幅度，θ 1η、θ2η分別為目標(biāo)a、目 標(biāo)b第η個散射中心的復(fù)幅度的相位；
[0011]根據(jù)目標(biāo)a、目標(biāo)b各個散射中心位置之間的平移變換關(guān)系，得到位置映射參數(shù) (bxn , byn)；
[0013] 其中，（xln，yln)為目標(biāo)a第η個散射中心的位置，（X2n，y2n)為目標(biāo)b第η個散射中心的 位置；
[0014] 存儲目標(biāo)b的散射場數(shù)據(jù)和幅度映射參數(shù)(aAn，ben)、位置映射參數(shù)(bxn，byn);
[0015]步驟3:將目標(biāo)b的散射場數(shù)據(jù)和幅度映射參數(shù)(aAn，ben)、位置映射參數(shù)(b xn，byn)代 入散射特征變換關(guān)系式反演到目標(biāo)a的散射特征：
[0017] 其中：K是目標(biāo)a的總散射場，砹是目標(biāo)b的第η個散射中心的散射場，供是傳播方 向與X坐標(biāo)軸的夾角，Ν為散射中心的總數(shù)量。
[0018] 有益效果
[0019] 本發(fā)明提出的一種相似目標(biāo)的散射特征變換方法，對提取的散射中心建立--映 射，將相似目標(biāo)間的聯(lián)系簡化成散射中心的聯(lián)系，實現(xiàn)了由一個目標(biāo)的散射特征變換到另 一個目標(biāo)的散射特征的過程。通過本發(fā)明提供的方法，可以快速進(jìn)行散射特性計算，并且存 儲的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)小于原數(shù)據(jù)量。
【附圖說明】
[0020] 圖1平移變換
[0021] 圖2極坐標(biāo)格式下位置變換
[0022]圖3-組點目標(biāo)模型：（a)相似目標(biāo)a; (b)相似目標(biāo)b
[0023]圖4目標(biāo)散射特征對比：（a)中心頻率下散射特征；（b)中心角度下散射特征
[0024]圖5本發(fā)明方法流程圖
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0026]散射特征變換關(guān)系式的推導(dǎo)：
[0027]根據(jù)散射中心理論，在高頻區(qū)，目標(biāo)總的電磁散射可以認(rèn)為是由某些局部位置上 電磁散射的相干合成，故目標(biāo)的后向散射場可以表不為：
[0029] 其中：An是第η個散射中心的復(fù)幅度，Xn，yn是第η個散射中心的位置， & =.τ"·.? + >ν3)是第η個散射中心位置的位移矢量，k是波數(shù)，kx、ky分別為k在x、y軸上的分 量，相位 Φ G (-π，π)。
[0030] 根據(jù)散射中心模型，建立兩個目標(biāo)各散射中心之間的變換關(guān)系：
[0031] (4, ki"，凡,)《·(為,,I ，少2") 〇
[0032] 具體包括以下步驟，
[0033] 1):進(jìn)行幅度變換，將幅度表示成如下形式：
[0034] 4 = |Λ|^
[0035] 故可以得到兩個散射中心幅度之間的變換關(guān)系：
[0036] l4,,KK,+iU
[0037] 需要確定的映射參數(shù)為：（aAn，ben)，該映射參數(shù)可通過幅度變換關(guān)系及散射場數(shù) 據(jù)得到。
[0038] 2):進(jìn)行位置變換，二維雷達(dá)像的散射中心位置即為成像平面上一個點的二維坐 標(biāo)，二維平面上的位置變換總能通過下面兩種變換中的任一種來實現(xiàn)，一種是平移變換（圖 1);另一種變換（圖2)可用極坐標(biāo)形式實現(xiàn)，其中只有縮放和旋轉(zhuǎn)變換，沒有平移變換，徑向 坐標(biāo)通過縮放變換得到，周向坐標(biāo)通過旋轉(zhuǎn)變換得到。顯然這種形式?jīng)]有平移變換簡便，故 下面將采用平移變換的形式，將各散射點之間的位置關(guān)系表示為
[0040]由此，我們可以得到散射特征變換關(guān)系式：
[0042]其中，η表示強散射點的個數(shù)，k表示波數(shù)，Aln和A2n分別表示目標(biāo)a和目標(biāo)b第η個散 射中心的復(fù)幅度，4 = ? · + +彳和巧》= ? 4 +為》是目標(biāo)a和目標(biāo)b第η個散射中心位置的 位移矢量，（Xln，yin)、（X2n，y2n)是直角坐標(biāo)系上相應(yīng)的位置，識是傳播方向與X坐標(biāo)軸的夾 角。
[0043] 利用得到散射特征變換關(guān)系式由目標(biāo)b反演目標(biāo)a:
[0044] 步驟1:通過對相似目標(biāo)a和目標(biāo)b進(jìn)行雷達(dá)成像和散射中心提取，獲取目標(biāo)a和目 標(biāo)b的強散射點數(shù)據(jù)，包括位置、幅度和相位信息；
[0045] 步驟2:根據(jù)目標(biāo)a、目標(biāo)b的各個散射中心幅度之間的變換關(guān)系，得到幅度映射參 動](ElAn，ben):
[0047] 其中，Aln、A2n分別為目標(biāo)a、目標(biāo)b第η個散射中心的復(fù)幅度，θ1η、θ 2η分別為目標(biāo)a、目 標(biāo)b第η個散射中心的復(fù)幅度的相位；
[0048] 根據(jù)目標(biāo)a、目標(biāo)b各個散射中心位置之間的平移變換關(guān)系，得到位置映射參數(shù) (bxn , byn)；
[0050]其中，（Xln，yln)為目標(biāo)a第η個散射中心的位置，（X2n，y 2n)為目標(biāo)b第η個散射中心的 位置；
[0051 ]存儲目標(biāo)b的散射場數(shù)據(jù)和幅度映射參數(shù)(aAn，ben)、位置映射參數(shù)(bxn，b yn);
[0052]步驟3:將目標(biāo)b的散射場數(shù)據(jù)和幅度映射參數(shù)(aAn，ben)、位置映射參數(shù)(b xn，byn)代 入散射特征變換關(guān)系式反演到目標(biāo)a的散射特征：
[0054] 其中，C是目標(biāo)a的總散射場，是目標(biāo)b的第η個散射中心的散射場。
[0055] 通過該式對目標(biāo)a進(jìn)行目標(biāo)散射特性反演，從而實現(xiàn)了由一個目標(biāo)的散射特征變 換到另一個目標(biāo)的散射特征。
[0056]仿真過程及仿真驗證：
[0057] 一組點目標(biāo)模型如圖3所示，仿真條件為:起始頻率為35GHz，帶寬為5GHz，頻率采 樣點數(shù)為150，觀測方位角為:-3.819719°~3.819719°，角度采樣點數(shù)為150。
[0058] 首先，分別對目標(biāo)a和目標(biāo)b進(jìn)行雷達(dá)成像和散射中心提取，提取5個散射中心的散 射場數(shù)據(jù)。根據(jù)提取的散射中心的數(shù)據(jù)確定幅度映射參數(shù)和位置映射參數(shù)并存儲，然后將 目標(biāo)b的散射中心數(shù)據(jù)及存儲的幅度映射參數(shù)和位置映射參數(shù)代入到散射特征變換關(guān)系 式，依據(jù)此變換關(guān)系式將目標(biāo)b反演目標(biāo)a，得到結(jié)果如圖4所示。
[0059] 從圖4可以看出，由所建立的兩個目標(biāo)之間的變換方法得到的散射特征與目標(biāo)的 原始散射特征非常吻合，證明了該方法的正確性。根據(jù)散射中心理論，目標(biāo)總的電磁散射可 以認(rèn)為是由某些局部位置上電磁散射的相干合成，主要貢獻(xiàn)來自于強散射源，該散射特征 變換關(guān)系式是強散射源的疊加，故可以體現(xiàn)目標(biāo)的散射特征。另外，從散射特征變換關(guān)系式 可以看出，與常規(guī)的電磁計算相比，該方法的計算量少，可以快速得到目標(biāo)的散射特征，并 且從仿真中可以看出，該方法僅需存儲目標(biāo)b的5個散射中心的數(shù)據(jù)和幅度映射參數(shù)及位置 映射參數(shù)，而原來則需要存儲全部的散射場數(shù)據(jù)，這大大降低了存儲量。
【主權(quán)項】
1. 一種相似目標(biāo)的散射特征變換方法，其特征在于步驟如下： 步驟1:通過對相似目標(biāo)a和目標(biāo)b進(jìn)行雷達(dá)成像和散射中屯、提取，獲取目標(biāo)a和目標(biāo)b的 強散射點數(shù)據(jù)，包括位置、幅度和相位信息； 步驟2:根據(jù)目標(biāo)a、目標(biāo)b的各個散射中屯、幅度之間的變換關(guān)系，得到幅度映射參數(shù) (aAn,ben):其中，Aln、A2n分別為目標(biāo)a、目標(biāo)b第η個散射中屯、的復(fù)幅度，θ?η、θ2η分別為目標(biāo)a、目標(biāo)b 第η個散射中屯、的復(fù)幅度的相位； 根據(jù)目標(biāo)a、目標(biāo)b各個散射中屯、位置之間的平移變換關(guān)系，得到位置映射參數(shù)(bxn, byn)；其中，（Xln，yin)為目標(biāo)a第η個散射中屯、的位置，（X2n，y2n)為目標(biāo)b第η個散射中屯、的位 置； 存儲目標(biāo)b的散射場數(shù)據(jù)和幅度映射參數(shù)(aAn，ben)、位置映射參數(shù)(bxn，byn); 步驟3:將目標(biāo)b的散射場數(shù)據(jù)和幅度映射參數(shù)(aAn>n)、位置映射參數(shù)(bxn，byn)代入散 射特征變換關(guān)系式反演到目標(biāo)a的散射特征：其中：得是目標(biāo)a的總散射場，礎(chǔ)。是目標(biāo)b的第η個散射中屯、的散射場，巧是傳播方向與X 坐標(biāo)軸的夾角，Ν為散射中屯、的總數(shù)量。
【文檔編號】G01S7/41GK106093902SQ201610436570
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】李建周, 王文卓, 張洲, 王筱洋
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)