[发明专利]海量目标特性数据快速读取与精确插值方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种目标电磁散射特性数据处理技术，具体涉及一种海量目标特性数据快速读取与精确插值方法。

背景技术

电大尺寸、复杂结构目标的宽带雷达目标特性数据计算往往是十分耗时的，故而建立目标特性数据库是一种十分通用的解决办法。以双站雷达散射截面（Radar Cross Section，RCS）为例，在某一特定频率下，入射俯仰角、入射方位角以及散射俯仰角、散射方位角以2°采样间隔，采用双精度浮点存取双站RCS的实部和虚部，所需容量是90×181×91×181×8×2/1024/1024/1024G≈4G。考虑Ku波段（12GHz-18 GHz，以0.1GHz为间隔）的目标特性数据库，将这些数据存储到内存（通过这些数据插值获取其他频率的RCS），需要约240G内存。无论在读取时间上，还是在内存需求上，这些都是不允许的，也是不科学的。

插值主要包括内插和外推，插值技术一般分为拉格朗日插值、牛顿多项式插值、三次样条插值和艾尔米特插值。其中拉格朗日插值使用较为普遍。为了更加精确的插值，通常希望靠近插值点的信息越多越好。在海量目标特性数据插值中，我们往往可以根据电磁计算方法的本身，在不耗费内存和时间的前提下，获取更多插值点附近的数值信息，这也为插值技术的准确性上提供数据基础。较以往的直接插值会在精度上有很大的改善。

发明内容

本发明提供一种海量目标特性数据快速读取与精确插值方法，避免数据的大规模读取，提高插值精度，节约大量的重复计算。

为实现上述目的，本发明提供一种海量目标特性数据快速读取与精确插值方法，其特点是，该方法包含以下步骤：

步骤1、计算目标的双站雷达散射截面，对于频率端点处的雷达散射截面要求同时存储其一阶、二阶的导数信息；

步骤2、根据目标状态确定并读取有用双站雷达散射截面范围；

步骤3、分别进行入射俯仰角、入射方位角、散射俯仰角和散射方位角的插值；

步骤4、对双站雷达散射截面进行数据格式组织；

步骤5、将组织完毕的双站数据送入图形处理单元，首先进行频率一维的插值；

步骤6、判断是否完成入射俯仰角、入射方位角、散射俯仰角和散射方位角的插值，若是，则跳转到步骤7，若否，则跳转到步骤4；

步骤7、将在图形处理单元产生的插值数据传回中央处理器。

上述步骤1中，双站雷达散射截面及其导数信息采用二进制存储。

上述步骤2中，双站雷达散射截面范围采用c/c++中的定位读取函数进行有用数据的快速获取。

上述步骤3中，插值形式采用拉格朗日插值或多项式插值。

上述步骤4中采用拉格朗日插值时数据格式组织方法包含：

5-D拉格朗日插值是1-D拉格朗日插值的直接扩展，其形式表现如式（6）：

（6）

式中，，、、与表达式类同，；

若首先将读取的有用数据依据频率分组，每个频点上数据组织形式也一样；

依据公式（6）中的的定义，每个频点上的所有散射数据的是同样的；同时，对于每个频点矩阵中的相应元素，进行的加权求和操作相同。

上述步骤5中采用拉格朗日插值的插值方法包含：

采用拉格朗日插值的特殊形式-多项式插值，进行频率一维的插值，如式（1）：

          （1）

其中，为频率变量，是多项式的阶数。在某一状态下，已知，则待定常数需满足以下式（2）的矩阵关系：

            （2）

为了更加精确的进行端点附近的插值，可以如式（3）、（4）将端点处的一阶、二阶导数值信息应用到式（2）的矩阵中，即：

                   （3）

                  （4）

将式（3）、（4）替换式（2）中的最后两个方程，可得式（5）：

 （5）

式（5）的系数矩阵是范德蒙矩阵变形。

本发明海量目标特性数据快速读取与精确插值方法和现有技术的宽带雷达目标特性数据获取方法相比，其优点在于，本发明公开了一种快速准确的拉格朗日插值方法，实现了海量目标特性数据的快速读取，避免数据的大规模读取，提高插值精度，节约大量的重复计算。

附图说明

图1为本发明海量目标特性数据快速读取与精确插值方法的流程图；

图2为本发明海量目标特性数据快速读取与精确插值方法中采用导数信息进行端点插值的示意图；