[发明专利]一种基于散射中心矩阵的RCS转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及目标电磁散射特性数据处理领域，特别涉及一种基于散射中心矩阵的RCS转换方法。

背景技术

目前目标RCS（雷达散射截面）转换方法主要有基于包围面切向场分布的转换方法、基于散射成像的转换方法及卷积外推算法等。其中，基于包围面切向场分布转换方法的理论基础为惠更斯原理，其RCS转换的精度较高，但该方法要求测量的双站RCS数据量十分巨大，需测量不同入射角及不同散射角下的双站RCS数据，工程实现代价较大；基于散射成像的转换方法要求的散射数据较少，可直接利用常用的单站RCS幅相测量系统获取，工程实现较容易，但该方法要求待测目标可近似等效为一组散射点的组合，由于散射点源于高频区的局部效应近似，且需假定散射点参数不随观测角度、距离等变化，该转换方法的适用范围受到较大限制；卷积外推算法主要基于物理光学模型，其转换要求的测量数据较少，但也采用了高频区的局部效应近似，其适用范围也同样存在较大的局限性。由此可见，后两种较易工程实现的RCS转换方法在原理上存在较大近似，即高频区局部效应近似和散射点参数不随角度、距离等变化的假设， 不失一般性，这里以电磁波与金属表面目标的线性相互作用系统为例进行说明。

假设照射源距离为时目标的表面感应源分布为，目标表面照射场分布为，则目标散射感应源与照射场之间关系可写成矩阵形式，即

                                       （1a）

                          （1b）

式中：为系数矩阵，当离散点足够密时，该矩阵的元素只与目标几何物理特征及照射电磁波频率等相关，而与照射距离、角度等无关。可见，一般情况下目标表面感应源分布不仅与局部照射场相关，还与其它部位的照射场相关。

而现有的基于散射成像、卷积外推等RCS转换方法，其主要根据高频区的局部效应近似，忽略了系数矩阵中的非对角区元素，即将式（1）近似简化为

  （2）

式中，表示列向量；表示目标等效的散射点个数；表示各散射点对应的目标局部感应源分布；表示局部的照射场分布；表示各散射点对应的局部系数矩阵，即

=                 （3）

这即是其第一个近似条件。同时，由于散射场主要由目标感应源分布决定，散射点系数也将由局部感应源分布决定，根据式（3），散射点系数将受到照射场分布的影响：当照射源距离较近、散射点对应的目标局部区域尺寸不满足远场条件时，局部照射场将难以用其平均量近似表示，散射点系数将随观测距离变化；当观测角度范围较大时，局部照射场也将难以用其平均量近似表示，散射点系数将随观测角度变化；这即是第二个近似条件。

由此可见，现有RCS转换方法难以适用复杂目标电磁散射的实际应用情况，需要进一步研究更有效的目标RCS转换方法。

发明内容

为了解决现有RCS转换近似技术存在较大局限性，无法适用于目标各局部耦合较强、散射点参数变化等情况的问题，本发明提供一种基于散射中心矩阵的RCS转换方法。

本发明的技术方案在于提供一种基于散射中心矩阵的RCS转换方法，该方法包括如下步骤：

A、通过测绘获取目标几何数据，建立目标粗略几何模型，其中至少需包含目标各部件的大致外形及相互间的几何关系；

B、根据目标粗略几何模型，采用矩量法或迭代物理光学方法获取其感应源与照射场间的近似关系，建立待测目标包含待定系数的RCS与照射场间的散射中心转换矩阵；

C、对需进行RCS转换的观测方向，以观测中心方向为固定入射角，获取待测目标不同散射角下双站散射特性数据；

D、采用最小二乘法确定转换矩阵中的待定系数；

E、利用散射中心矩阵进行目标RCS转换。

可选地，步骤A中，进一步包含：

在建立目标粗略几何模型时，根据目标各部件间位置关系及观测距离，根据远场近似条件进行分块划分，其中经由公式4获取各分块尺寸：

式中，为照射源与目标部件间距离；为照射电磁波波长。

 

如权利要求2所述的RCS转换方法，其特征在于，

步骤B中，进一步包含：

对目标粗略几何模型进行网格剖分，获取各网格的感应源与照射场间的分块近似关系矩阵，即公式5：

式中，为目标分块总数；表示第分块对应感应源与第分块对应照射场间的分块关系矩阵；

将实际目标的分块关系矩阵表示为公式6：