一种舰船尾迹雷达回波仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种舰船尾迹雷达回波仿真方法及系统，所述方法包括建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型；叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型，建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景；根据所述一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波。所述系统包括：几何建模单元，用于建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型；一体化建模单元，用于叠加所述几何建模单元中的海面几何模型和舰船尾迹几何模型，建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景；电磁计算单元，用于根据所述一体化建模单元提供的一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波。本发明专利技术适用于目标识别与仿真技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及目标识别与仿真
，特别是指一种舰船尾迹雷达回波仿真方法及系统。
技术介绍
在星载和机载雷达对海面目标探测和电磁成像中，运动舰船的尾迹表现出强散射特性，不同舰船在不同运动状态时所具有舰船尾迹的电磁散射特征不同，该电磁散射特征是复杂海环境中目标精确预估、识别和信号分离技术的关键所在，其应用涉及军用遥感、雷达成像、制导和预警技术等众多领域。近十几年来，欧洲遥感卫星(European Remote Sensing Satellite，ERS)-1和ERS-2获得了许多包含舰船尾迹的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)图像。多数国家都有关于仿真尾迹SAR回波和SAR图像研究，目的是通过不同的观测参数对舰船尾迹SAR图像进行仿真，来确定对不同类型舰船尾迹的最佳SAR观测条件。如Tunaley等对舰船湍流尾迹和开尔文(Kelvin)尾迹的SAR图像进行了仿真，但是没给出具体的模型和方法；Oumansour分别仿真了L和X波段雷达参数下的Kelvin尾迹SAR图像，对比分析了不同雷达频段对Kelvin尾迹的观测效果。用电磁模拟仿真的方法来研究SAR对舰船尾迹的成像，是得到对舰船尾迹最佳观测参数的一种重要手段。然而，对舰船尾迹雷达实测数据稀缺且理论模型过于简化，严重制约舰船尾迹检测和识别。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种舰船尾迹雷达回波仿真方法及系统，以解决现有技术所存在的舰船尾迹雷达实测数据稀缺且理论模型过于简化的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种舰船尾迹雷达回波仿真方法，包括：建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型；叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型，建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景；根据所述一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波。可选地，所述建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型包括：根据海谱模型的线性过滤法来实现海面几何模型；根据舰船尺寸和运动参数来建立具体的舰船尾迹几何模型。可选地，所述叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型，建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景包括：叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型；利用三角面元建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景。可选地，所述根据所述一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波包括：将所述的一体化复合场景大尺度轮廓划分为一个个小平面，同时将各个小平面按照海面的确定模拟样本的斜率特征来倾斜；利用斜率叠加双尺度面元模型和基于海谱分布的单元场散射模型分别对所述小平面的面元和面元内的毛细波结构进行电磁散射计算，确定各面元的散射场；将各面元贡献的散射场进行相关叠加形成总的散射贡献，最终形成舰船尾迹雷达回波。可选地，所述舰船尾迹几何模型包括：开尔文尾迹、湍流尾迹、内波尾迹和潜艇尾迹。本专利技术实施例所述的舰船尾迹雷达回波仿真方法，通过建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型，并叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型，从而建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景，并根据所述一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波。如此，通过建立海面和舰船尾迹的一体化复合场景能够为舰船尾迹的检测和识别提供模型参考，对所述一体化复合场景进行电磁散射计算形成的舰船尾迹雷达回波，能够为舰船尾迹的检测和识别提供完整的数据信息，同时该方法还能突破天气、目标和传感器等方面的局限。另一方面，本专利技术实施例提供一种舰船尾迹雷达回波仿真系统，包括：几何建模单元：用于建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型；一体化建模单元：用于叠加所述几何建模单元中的海面几何模型和舰船尾迹几何模型，建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景；电磁计算单元：用于根据所述一体化建模单元提供的一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波。可选地，所述几何建模单元包括：海面建模模块：用于根据海谱模型的线性过滤法来建立海面几何模型；舰船建模模块：用于根据舰船尺寸和运动参数来建立具体的舰船尾迹几何模型。可选地，所述一体化建模单元包括：第一叠加模块：用于叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型；一体化建模模块：用于利用三角面元建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景。可选地，所述电磁计算单元包括：划分模块：用于将所述的一体化复合场景大尺度轮廓划分为一个个小平面，同时将各个小平面按照海面的确定模拟样本的斜率特征来倾斜；电磁计算模块：用于利用斜率叠加双尺度面元模型和基于海谱分布的单元场散射模型分别对所述小平面的面元和面元内的毛细波结构进行电磁散射计算，确定各面元的散射场；第二叠加模块：用于将各面元贡献的散射场进行相关叠加形成总的散射贡献，最终形成舰船尾迹雷达回波。可选地，所述舰船尾迹几何模型包括：开尔文尾迹、湍流尾迹、内波尾迹和潜艇尾迹。本专利技术实施例所述的舰船尾迹雷达回波仿真系统，通过几何建模单元建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型，并通过一体化建模单元叠加所述几何建模单元中的海面几何模型和舰船尾迹几何模型，从而建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景，并通过电磁计算单元根据所述一体化建模单元提供的一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波。如此，通过建立海面和舰船尾迹的一体化复合场景能够为舰船尾迹的检测和识别提供模型参考，对所述一体化复合场景进行电磁散射计算形成的舰船尾迹雷达回波，能够为舰船尾迹的检测和识别提供完整的数据信息，同时该系统还能突破天气、目标和传感器等方面的局限。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，如此，通过建立海面和舰船尾迹的一体化复合场景能够为舰船尾迹的检测和识别提供模型参考，对所述一体化复合场景进行电磁散射计算形成的舰船尾迹雷达回波，能够为舰船尾迹的检测和识别提供完整的数据信息，同时该方法或者系统还能突破天气、目标和传感器等方面的局限。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的舰船尾迹雷达回波仿真方法流程图；图2为全局直角坐标系与本地坐标系示意图；图3为本专利技术实施例提供的海面和舰船尾迹的一体化复合场景示意图；图4为本专利技术实施例提供的HH极化下的面元后向散射系数分布图；图5为本专利技术实施例提供的HH极化下的场景后向散射系数分布图；图6为本专利技术实施例提供的VV极化下的场景后向散射系数分布图；图7为本专利技术实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种舰船尾迹雷达回波仿真方法，其特征在于，包括：建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型；叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型，建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景；根据所述一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波。

【技术特征摘要】
1.一种舰船尾迹雷达回波仿真方法，其特征在于，包括：
建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型；
叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型，建立海面与舰船尾迹的
一体化复合场景；
根据所述一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回
波。
2.根据权利要求1所述的舰船尾迹雷达回波仿真方法，其特征在于，所
述建立海面几何模型和舰船尾迹几何模型包括：
根据海谱模型的线性过滤法来实现海面几何模型；
根据舰船尺寸和运动参数来建立具体的舰船尾迹几何模型。
3.根据权利要求1所述的舰船尾迹雷达回波仿真方法，其特征在于，所
述叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型，建立海面与舰船尾迹的一
体化复合场景包括：
叠加所述海面几何模型和所述舰船尾迹几何模型；
利用三角面元建立海面与舰船尾迹的一体化复合场景。
4.根据权利要求1所述的舰船尾迹雷达回波仿真方法，其特征在于，所
述根据所述一体化复合场景对其进行电磁散射计算，形成舰船尾迹雷达回波包
括：
将所述的一体化复合场景大尺度轮廓划分为一个个小平面，同时将各个小
平面按照海面的确定模拟样本的斜率特征来倾斜；
利用斜率叠加双尺度面元模型和基于海谱分布的单元场散射模型分别对
所述小平面的面元和面元内的毛细波结构进行电磁散射计算，确定各面元的散
射场；
将各面元贡献的散射场进行相关叠加形成总的散射贡献，最终形成舰船尾
迹雷达回波。
5.根据权利要求1所述的舰船尾迹雷达回波仿真方法，其特征在于，所

\t述舰船尾迹几何模型包括：开尔文尾迹、湍流尾迹、内波尾迹和潜艇尾迹。
6.一种舰船尾迹雷达回波仿真系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，元旭津，武亚军，王晓冰，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11