[发明专利]一种基于GEO-UAV BiSAR的海面晃动舰船复合散射建模方法

权利要求书

1.一种基于GEO-UAV BiSAR的海面晃动舰船复合散射建模方法，其特征在于，包括：

S1、建立舰船目标六自由度运动示意图，舰船目标在三维空间的复合运动通过刚体的六自由度运动模型来描述；

S2、将舰船目标的各个自由度运动方程联立求解；

S3、采用切片理论结合实船测量的方法得到水动力系数；

S4、海面后向散射特性建模；

S5、海面舰船耦合散射特性建模技术。

2.如权利要求1所述的基于GEO-UAV BiSAR的海面晃动舰船复合散射建模方法，其特征在于，所述建立舰船目标六自由度运动示意图，包括：

基于几何建模软件获得船模几何参数，包括船体三角面元剖分信息、吃水船底的切片及其点源划分信息、排水体积、船体质量；通过切片法，沿纵向将船体分成若干段，各段上截面形状大致相同；按照二维流动理论求得各横截面遭受的流体作用力后，沿长度方向积分即可求得船体上总的流体作用力；

根据广义牛顿定律,建立船舶受力平衡方程式，得到船舶在规则波中运动的线性方程式表示水施加在船上的力振幅，分为流体静力学部分和由于船运动、入射波和其衍射产生的流体动力学部分，得到如下基本运动方程：

其中，为恢复力矩阵，表示流体静力学部分，为船体运动的辐射力矩阵，为包含由入射波和其衍射波产生的扰动力振幅矩阵；分别计算恢复力—流体静力学矩阵附加质量、Froude-Krilov力和衍射力的计算、辐射力的计算、激发力的计算，最终确定幅值响应算子及确定波面轮廓上的船舶运动建模方法。

3.如权利要求1所述的基于GEO-UAV BiSAR的海面晃动舰船复合散射建模方法，其特征在于，设定时间t_n，根据海况参数模拟生成该时刻下二维海面几何模型，并采用CWMFSM模型计算海面电磁散射场E_sea(t_n)。

4.如权利要求1所述的基于GEO-UAV BiSAR的海面晃动舰船复合散射建模方法，其特征在于，

根据GEO-UAV BiSAR的几何关系和雷达系统参数，采用船体六自由度水动力运动模型得到对应模拟海面激励的幅值响应算子；结合遭遇海浪谱和线性叠加模型输出对应时刻下船体的六自由度运动模型；

舰船各自由度运动之间存在相互耦合作用，将各个自由度运动方程联立求解；由于船型左右对称，且纵荡运动可与动力驱动的舰船平移前进一并考虑，其余5自由度运动方程可分解为2组耦合方程：

得到升沉—纵摇运动方程：

得到横荡—横摇—偏航运动方程：

式中，y和z分别表示横荡和升沉位移；θ，ψ分别表示纵摇角、横摇角和偏航角；M为舰船质量；I₄，I₅，I₆分别为船体绕x，y，z轴的质量惯性矩；A_ij，B_ij,C_ij(i，j＝2,3,4,5,6)表示水动力系数；F_i(i＝2,3,4,5,6)为各自由度上产生的扰动力和扰动力矩。

5.如权利要求1所述的基于GEO-UAV BiSAR的海面晃动舰船复合散射建模方法，其特征在于，

结合等效电磁流方法和加权多路径模型计算对应船模姿态下的目标散射场E_ship(t_n)以及耦合散射场E_cou(t_n)。

6.如权利要求1所述的基于GEO-UAV BiSAR的海面晃动舰船复合散射建模方法，其特征在于，

将三部分场相干叠加计算总场E_total(t_n)＝E_ship(t_n)+E_cou(t_n)+E_sea(t_n)。确定下一时间步进t_n+1＝t_n+dt，重复S2至S5，所参数的随时间变化的序列即为船海时变回波信号。