一種基于sbr與po技術的強散射中心計算方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于信號特征控制【技術領域】，具體涉及一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法。該計算方法通過射線追蹤和物理光學進行熱點計算，獲得能給出目標表面每個面元的RCS貢獻的分布圖，通過比較熱點圖定位強散射部位。該方法與低頻法相比，采用SBR和PO方法計算目標熱點具有較高的效率；熱點貢獻附在目標三維模型表面上，可直觀的分析強散射貢獻部位。并且該方法可追蹤分離的二次、三次強耦合結構。目標上分離的部位的耦合產生的強多次散射，常常不容易發(fā)現(xiàn)，通過熱點圖可將這些隱含的強散射結構找出來。
【專利說明】—種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于信號特征控制【技術領域】，具體涉及一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法。
【背景技術】
[0002]強散射中心的診斷是雷達目標信號特征控制領域極為重要的環(huán)節(jié)，它是能否進行有效雷達散射截面減縮措施的關鍵步驟。
[0003]在雷達散射目標的隱身設計中，常常需要首先對初始設計的目標模型進行雷達散射特性分析，并根據分析數(shù)據判斷初始目標模型的強散射貢獻部位，再對這些部位采取各種RCS減縮措施。因此，雷達散射目標中強電磁散射結構的診斷是隱身設計中的一個關鍵的環(huán)節(jié)。
[0004]目前通常采用的強散射中心診斷方法主要有RCS(雷達散射截面)方法和成像方法。RCS方法主要是通過計算全方位RCS分布來判斷產生強散射貢獻的方向，并在該方向觀察幾何外形來判斷強散射中心的部位。該方法的缺點是很大部分需要經驗支持，并且該方法較難發(fā)現(xiàn)分離部件產生的耦合強散射，而耦合強散射對于有些目標來說則是主要貢獻。另一種診斷方法——成像方法是一般是通過各個方向上進行二維成像并利用圖像提取強散射中心的方法。該方法可以直接獲得強散射中心的位置，可直接定位強散射中心部位，較為準確。但一方面雷達二維圖像同光學圖像存在本質的差別，在多次散射機理作用下，通過二維像獲得的某些散射中心的位置與目標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二維像確定引起強散射的部位；另一方面獲得全方位二維像需要不小的計算量，缺乏快捷性。
【發(fā)明內容】
[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)的計算方法，直觀、快捷地實現(xiàn)雷達散射導體目標的強散射中心的定位。
[0006]本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0007]一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，通過射線追蹤和物理光學進行熱點計算，獲得能給出目標表面每個面元的RCS貢獻的分布圖，通過比較熱點圖定位強散射部位。
[0008]如上所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其中:具體可分為如下步驟:
[0009]步驟S1:建立目標的三角面元模型；
[0010]步驟S2:計算一次、二次、三次散射的熱點圖；
[0011]步驟S3:確定強散射部位。
[0012]如上所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其中:所述步驟步驟Si中，在已知目標幾何模型的情況下，進行網格剖分，獲得導體目標的三角表面元模型。[0013]如上所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其中:所述步驟S2中，對于一次散射貢獻，采用Gordon公式獲得，對于二次和三次散射貢獻采用幾何光學加物理光學的方法，即在多次散射中，除了最后一次用物理光學方法來計算，前幾次的散射采用幾何光學來計算。
[0014]如上所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其中:所述步驟S3中，首先選擇一個閾值，當熱點圖中存在的亮點超過閾值，則確定該亮點為強散射中心；通過已確定的強散射中心的位置獲得目標表面引起強散射的部位；再通過對三次散射熱點圖、二次散射熱點圖、一次散射熱點圖之間的比較確定強散射中心的機理類型。
[0015]如上所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其中:所述步驟S2中，在計算二次和三次散射貢獻時，邊緣貢獻采用等效邊緣電流法來計算，中間反射利用Snell公式來追蹤射線的路徑；在獲得每個面元的一次、二次、三次散射貢獻后，利用OpenGL將其數(shù)值用顏色表示在目標模型表面所對應的三角面元上表示目標表面不同部位對總散射的貢獻程度。
[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方法計算目標熱點具有較高的效率。
[0018](2)直觀。熱點貢獻附在目標三維模型表面上，可直觀的分析強散射貢獻部位。
[0019](3)可追蹤分離的二次、三次強耦合結構。目標上分離的部位的耦合產生的強多次散射，常常不容易發(fā)現(xiàn)，通過熱點圖可將這些隱含的強散射結構找出來。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明提供的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法的流程圖；
`[0021]圖2為熱點計算原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明提供的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法進行介紹:
[0023]如圖1所示，一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，通過射線追蹤和物理光學進行熱點計算，獲得能給出目標表面每個面元的RCS貢獻的分布圖(即熱點圖)，通過熱點圖則可直觀地獲得那些對RCS貢獻較大的部位。
[0024]具體可分為如下步驟:
[0025]步驟S1:建立目標的三角面元模型
[0026]在已知目標幾何模型的情況下，通過商業(yè)CAE軟件進行網格剖分，獲得導體目標的三角表面元模型，用于后面的熱點計算。也可以采用其他網格剖分工具或方法。
[0027]步驟S2:計算一次、二次、三次散射的熱點圖
[0028]計算每個三角面元的一次、二次、三次散射貢獻。
[0029]對于一次散射貢獻計算，通過PO方法來估計。PO估計采用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的投影。其中，k為波數(shù)，
為為面元法向向量，f為入射場傳播方向單位矢量，A A為面元面積，j為虛數(shù)單位，am為目標坐標系中面元頂點的位置矢量。
[0032]對于二次和三次散射貢獻采用GO (幾何光學)加PO的方法。具體來說，在多次散射計算中，除了最后一次用PO方法來計算，前幾次的散射采用GO來計算。例如對于二次散射計算，先用GO方法計算第一次反射場，再用PO方法計算第二次反射場；而對于三次散射計算，則先用GO方法計算第一、二次反射場，再用PO方法計算第三次反射場。
[0033]邊緣貢獻采用EEC (等效邊緣電流法)來計算，中間反射利用Snell公式來追蹤射線的路徑。于是，獲得每個面元的一次、二次、三次散射貢獻，并利用OpenGL將其數(shù)值用顏色表示在目標模型表面所對應的三角面元上，可以清楚地獲得目標表面不同部位對總散射的貢獻程度。
[0034]步驟S3:確定強散射部位
[0035]根據實際情況選擇一個閾值，當熱點圖中存在的亮點(局域極大值)超過閾值，則確定該亮點為強散射中心。由于熱點圖是在目標表面顯示的，可以通過已確定的多個強散射中心的位置來獲得目標表面上產生各強散射中心的部位。再通過對三次散射熱點圖、二次散射熱點圖、一次散射熱點圖之間的比較確定強散射中心的機理類型(單次反射機理、二次反射機理、三次反射機理)。
[0036]對于強散射中心類型的判斷，首先比較二次散射熱點圖與三次散射熱點圖，如果通過三次散射熱點圖確定的強散射中心在二次散射熱點圖中并不存在，則可判斷在該部位上將形成了具有三次 反射機理的強散射中心；同樣的原理，比較一次散射熱點圖與二次散射熱點圖，可判斷出具有二次反射機理的強散射中心。同時，可以判斷剩下的強散射中心則屬于一次反射機理類型。
【權利要求】
1.一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，通過射線追蹤和物理光學進行熱點計算，獲得能給出目標表面每個面元的RCS貢獻的分布圖，通過比較熱點圖定位強散射部位。
2.根據權利要求1所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其特征在于:具體可分為如下步驟: 步驟S1:建立目標的三角面元模型； 步驟S2:計算一次、二次、三次散射的熱點圖； 步驟S3:確定強散射部位。
3.根據權利要求2所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其特征在于:所述步驟步驟SI中，在已知目標幾何模型的情況下，進行網格剖分，獲得導體目標的三角表面元模型。
4.根據權利要求3所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其特征在于:所述步驟S2中，對于一次散射貢獻，采用Gordon公式獲得，對于二次和三次散射貢獻采用幾何光學加物理光學的方法，即在多次散射中，除了最后一次用物理光學方法來計算，前幾次的散射采用幾何光學來計算。
5.根據權利要求4所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其特征在于:所述步驟S3中，首先選擇一個閾值，當熱點圖中存在的亮點超過閾值，則確定該亮點為強散射中心；通過已確定的強散射中心的位置獲得目標表面引起強散射的部位；再通過對三次散射熱點圖、二次散射熱點圖、一次散射熱點圖之間的比較確定強散射中心的機理類型。
6.根據權利要求5所述的一種基于SBR與PO技術的強散射中心計算方法，其特征在于:所述步驟S2中，在計算二次和三次散射貢獻時，邊緣貢獻采用等效邊緣電流法來計算，中間反射利用Snell公式來追蹤射線的路徑；在獲得每個面元的一次、二次、三次散射貢獻后，利用OpenGL將其數(shù)值用顏色表示在目標模型表面所對應的三角面元上表示目標表面不同部位對總散射的貢獻程度。
【文檔編號】G01S7/40GK103713284SQ201210369967
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權日:2012年9月28日
【發(fā)明者】閆華, 董純柱, 王超 申請人:中國航天科工集團第二研究院二O七所