基于面元分布的粗糙目标RCS缩比测量方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于面元分布的粗糙目标RCS缩比测量方法及装置。方法包括：在预设粗糙度区间内根据待预估粗糙目标选取多个表面粗糙度不同的先验粗糙模型，分别获取各先验粗糙模型的复雷达散射截面，再根据面元偏角对各先验粗糙模型的面元进行分区，并分别统计各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值，再根据各先验粗糙模型的复雷达散射截面、各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值构造线性方程组，通过线性方程组求解得到各区间的权重因子，最后根据权重因子、预设的缩比因子以及待预估粗糙目标的面元参数进行反演得到待预估粗糙目标的雷达散射截面。采用本方法能够提高表面为粗糙金属，大尺寸目标在太赫兹频段的RCS反演精度。的RCS反演精度。的RCS反演精度。

【技术实现步骤摘要】
基于面元分布的粗糙目标RCS缩比测量方法及装置


[0001]本申请涉及目标雷达散射截面缩比测量
，特别是涉及一种基于面元分布的粗糙目标RCS缩比测量方法及装置。

技术介绍

[0002]缩比模型测量是获取目标原型RCS的有效方法之一。缩比测量的实现方式是根据电磁相似率构建与原型电磁系统相似的模型电磁系统，利用模型电磁系统对缩比模型进行RCS测量，根据电磁相似率反演出目标原型的RCS。模型测量系统中的电磁波波长、目标各部分的几何尺寸和材料参数等均需严格按照电磁相似条件进行比例变化，当材料参数不随频率发生变化时（比如金属目标），电磁相似率的条件得以简化，仅需保证模型电磁系统的几何尺寸缩比因子与波长缩比因子相同即可实现缩比测量。近年来，随着对大尺寸目标探测需求的增加，RCS缩比测量系统和缩比反演方法面临新的问题。要在暗室内对X波段的大尺寸目标进行缩比测量（如航母），所需的几何缩比因子可能达到百倍以上，模型系统的测量频率将上升到太赫兹频段，这对RCS缩比测量提出新的挑战。
[0003]太赫兹（Terahertz, THz）波通常指频率在0.1 THz到10 THz之间的电磁波，与微波相比，太赫兹波波长短，易于实现大的缩比因子，在大尺寸目标的缩比测量方面具有优势。但是，由于太赫兹波波长与目标表面的细微结构处于同一量级，太赫兹波对目标表面的细微结构、粗糙起伏敏感，微波频段可以视为表面光滑的金属目标，在太赫兹频段其表面粗糙度对目标散射特性的影响不能忽略。对于上升到太赫兹频段的超大尺寸目标的RCS缩比测量，当前的模型加工精度无法实现模型表面粗糙度的严格几何缩比，电磁相似率的条件无法满足，这对太赫兹频段的缩比测量提出了更高的要求。为了使太赫兹频段的RCS缩比测量结果能够高精度反演目标原型的RCS，需要考虑表面粗糙度对RCS缩比关系的影响，因此，如何实现太赫兹频段粗糙金属目标的RCS缩比反演成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对获取表面为粗糙金属的大尺寸目标雷达散射截面的基于面元分布的粗糙目标RCS缩比测量方法。
[0005]一种基于面元分布的粗糙目标RCS缩比测量方法，所述方法包括：在预设粗糙度区间内根据待预估粗糙目标选取多个表面粗糙度不同的先验粗糙模型，并分别获取各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面；获取各所述先验粗糙模型的面元偏角，根据所述面元偏角将各所述先验粗糙模型的面元进行分区，并分别统计各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值；根据各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面、各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值构造线性方程组，并根据所述线性方程组求解得到各区间的权重因子；根据所述权重因子、预设的缩比因子以及所述待预估粗糙目标的面元参数进行反演得到所述待预估粗糙目标的雷达散射截面。
[0006]在其中一实施例中，通过仿真计算或RCS测量的方式获取所述先验粗糙模型的复雷达散射截面。
[0007]在其中一实施例中，各所述先验粗糙模型的面元偏角为各先验粗糙模型的粗糙表面面元法矢与光滑表面面元法矢之间的夹角。
[0008]在其中一实施例中，根据所述面元偏角将各所述先验粗糙模型的面元进行分区包括：对面元偏角进行对数变换，根据变换结果所覆盖的区间等间距划分为预设个区间。
[0009]在其中一实施例中，计算各区间内面元偏角均值的余弦值采用以下公式：在以上公式中，下标p为先验粗糙模型的编号，用来区分不同粗糙度的先验粗糙模型，下标q为偏角区间的编号，表示不同偏角区间，表示第p个先验粗糙模型分布在第q个面元区间内的面元数目，表示区间内面元偏角的均值。
[0010]在其中一实施例中，根据各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面、各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值构造线性方程组为：在以上公式中，表示第p个先验粗糙模型分布在第q个面元区间内的面元占比，表示各区间内的面元偏角均值的余弦值，表示各所述先验粗糙模型在观测角度为时的复雷达散射截面，表示所需要求解的各区间的权重因子。
[0011]在其中一实施例中，根据所述权重因子、预设的缩比因子以及所述待预估粗糙目标的面元参数进行反演得到所述待预估粗糙目标的雷达散射截面包括：将所述权重因子、预设的缩比因子以及待预估粗糙目标的面元参数代入以下公式中，求解得到所述待预估粗糙目标的复雷达散射截面；再根据复雷达散射截面得到所述待预估粗糙目标的雷达散射截面；在以上公式中，表示所述待预估粗糙目标不同区间面元的面元占比，表示所述待预估粗糙目标的面元偏角均值的余弦值，表示权重因子，s表示缩比因子；其中所述待预估粗糙目标不同区间面元的面元占比以及面元偏角均值的余弦值
为所述待预估粗糙目标的面元参数。
[0012]在其中一实施例中，选取的先验粗糙模型数量与各所述先验粗糙模型面元分区数量一致。
[0013]在其中一实施例中，所述待预估粗糙目标的粗糙度参数符合以下要求：所述待预估粗糙目标的相关长度固定、均方根高度变化，其中均方根高度的取值范围为，相关长度在范围内选取某一固定值；或所述待预估粗糙目标的相关长度随均方根高度变化而变化，其中均方根高度的取值范围为，相关长度。
[0014]在其中一实施例中，所述待预估粗糙目标表面为金属材质。
[0015]一种基于面元分布的粗糙目标RCS缩比测量装置，所述装置包括：先验模型RCS获取模块，用于在预设粗糙度区间内根据待预估粗糙目标选取多个表面粗糙度不同的先验粗糙模型，并分别获取各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面；先验模型面元参数获取模块，用于获取各所述先验粗糙模型的面元偏角，根据所述面元偏角将各所述先验粗糙模型的面元进行分区，并分别统计各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值；权重因子求解模块，用于根据各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面、各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值构造线性方程组，并根据所述线性方程组求解得到各区间的权重因子；待预估粗糙目标RCS获取模块，用于根据所述权重因子、预设的缩比因子以及所述待预估粗糙目标的面元参数进行反演得到所述待预估粗糙目标的雷达散射截面。
[0016]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：在预设粗糙度区间内根据待预估粗糙目标选取多个表面粗糙度不同的先验粗糙模型，并分别获取各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面；获取各所述先验粗糙模型的面元偏角，根据所述面元偏角将各所述先验粗糙模型的面元进行分区，并分别统计各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值；根据各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面、各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值构造线性方程组，并根据所述线性方程组求解得到各区间的权重因子；根据所述权重因子、预设的缩比因子以及所述待预估粗糙目标的面元参数进行反演得到所述待预估粗糙目标的雷达散射截面。
[0017]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：在预设粗糙度区间内根据待预估粗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于面元分布的粗糙目标RCS缩比测量方法，其特征在于，所述方法包括：在预设粗糙度区间内根据待预估粗糙目标选取多个表面粗糙度不同的先验粗糙模型，并分别获取各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面；获取各所述先验粗糙模型的面元偏角，根据所述面元偏角将各所述先验粗糙模型的面元进行分区，并分别统计各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值；根据各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面、各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值构造线性方程组，并根据所述线性方程组求解得到各区间的权重因子；根据所述权重因子、预设的缩比因子以及所述待预估粗糙目标的面元参数进行反演得到所述待预估粗糙目标的雷达散射截面。2.根据权利要求1所述的粗糙目标RCS缩比测量方法，其特征在于，通过仿真计算或RCS测量的方式获取所述先验粗糙模型的复雷达散射截面。3.根据权利要求2所述的粗糙目标RCS缩比测量方法，其特征在于，各所述先验粗糙模型的面元偏角为各先验粗糙模型的粗糙表面面元法矢与光滑表面面元法矢之间的夹角。4.根据权利要求3所述的粗糙目标RCS缩比测量方法，其特征在于，根据所述面元偏角将各所述先验粗糙模型的面元进行分区包括：对面元偏角进行对数变换，根据变换结果所覆盖的区间等间距划分为预设个区间。5.根据权利要求4所述的粗糙目标RCS缩比测量方法，其特征在于，计算各区间内面元偏角均值的余弦值采用以下公式：在以上公式中，下标p为先验粗糙模型的编号，用来区分不同粗糙度的先验粗糙模型，下标q为偏角区间的编号，表示不同偏角区间，表示第p个先验粗糙模型分布在第q个面元区间内的面元数目，表示区间内面元偏角的均值。6.根据权利要求5所述的粗糙目标RCS缩比测量方法，其特征在于，根据各所述先验粗糙模型的复雷达散射截面、各区间内的面元占比以及面元偏角均值的余弦值构造线性方程组为：在以上公式中，表示第p个先验粗糙模型分布在第q个面元区间内的面元占比，表示各区间内的面元偏角均值的余弦值，表示各所述先验粗糙模型在观测角度为时的复雷达散射截面，表示所需要求解的各区间的权重因子。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾旸，逄爽，杨琪，邓彬，王宏强，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：