等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法技术

本发明专利技术公开了一种等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法，包括：基于电磁波在等离子体中传播的电场和磁场的迭代更新计算公式，计算等离子体覆盖目标反射电磁波的电场和磁场强度；基于反射电磁波的电场和磁场强度获取等离子体覆盖目标的反射系数，将反射系数耦合进入雷达信号频域表达式，从而获得等离子体覆盖目标的频域雷达回波信号；采用频域匹配滤波方法，结合快速逆傅里叶变换，获得等离子体覆盖目标相关域回波信号，提出等离子体对雷达回波的相关域隐身效能的评估方法。体对雷达回波的相关域隐身效能的评估方法。体对雷达回波的相关域隐身效能的评估方法。

【技术实现步骤摘要】
等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法


[0001]本专利技术属于雷达探测以及电磁计算
，涉及一种等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法。

技术介绍

[0002]高超声速以超过15Mach甚至25Mach飞行及返回舱再入大气层时，高速飞行器平台在飞行过程中与空气剧烈摩擦，从而使飞行器头部的温度达到几千度，使空气分子产生离解和电离，产生等离子体。当地基雷达对等离子体覆盖目标进行探测时，等离子体覆盖目标雷达回波和常规雷达回波特性不一致；同时，当等离子体用于等离子体隐身时，等离子体会涂覆在金属平板表面，雷达探测等离子体覆盖目标时的雷达回波也和未涂覆等离子体目标雷达回波不一致。
[0003]等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性对于雷达探测有着举足轻重的作用，回波相关域的峰值与雷达目标检测能力息息相关。但是，现有等离子体覆盖目标雷达回波计算方法未考虑真实研究背景中宽带雷达信号相关域特性计算方法，无法有效评估等离子体对相关域特性影响规律，从而严重影响了等离子体覆盖目标雷达探测问题的研究以及等离子体隐身技术效能分析。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法，以解决现有的等离子体下雷达信号计算模型忽略了等离子体覆盖下雷达信号相关域特性的计算及评估，导致无法评估等离子体对雷达探测及隐身特性影响的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法，包括：
[0007]基于电磁波在等离子体中传播的电场和磁场的迭代计算公式，计算得到等离子体覆盖目标反射电磁波的电场和磁场强度；
[0008]根据反射电磁波的电场和磁场强度获取等离子体覆盖目标的反射系数，将等离子体覆盖目标的反射系数耦合进入雷达信号频域表达式，从而获得等离子体覆盖目标的频域雷达回波信号；
[0009]利用频域匹配滤波器，结合快速逆傅里叶变换，计算等离子体覆盖目标相关域回波信号，并基于新的变量即隐身系数来评估等离子体对雷达回波的相关域隐身效能。
[0010]本专利技术实施例的有益效果是：基于电磁波在等离子体中传播的电场和磁场的迭代计算公式，计算等离子体覆盖目标对电磁信号的反射系数，将反射系数耦合进入线性调频信号频域表达式，并采用频域匹配滤波方法结合快速逆傅里叶变换，从而获得等离子体覆盖目标相关域回波信号，并提出了评估等离子体对雷达回波的相关域隐身效能的方法，有效解决了现有的雷达回波计算方法无法有效计算和评估等离子体覆盖目标相关域回波特性的问题，并且该计算方法耦合了宽带色散效应对雷达回波相关域特性的影响，分析结果
更加准确，为等离子体覆盖目标的雷达探测和等离子体隐身技术的应用研究打下了基础。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1是本专利技术实施例的等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法流程图。
[0013]图2是本专利技术实施例的电子密度为4
×
10
16
/m3时未被等离子体覆盖目标反射的雷达信号时域图。
[0014]图3是本专利技术实施例的电子密度为4
×
10
16
/m3时被等离子体覆盖目标反射的雷达信号时域图。
[0015]图4是本专利技术实施例的电子密度为4
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10
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/m3时未被等离子体覆盖目标反射的雷达信号相关域图。
[0016]图5是本专利技术实施例的电子密度为4
×
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/m3时被等离子体覆盖目标反射的雷达信号相关域图。
[0017]图6是不同流场参数下考虑包络失真效应和未考虑包络失真效应等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算的结果。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本专利技术实施例的一种等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法，包括：
[0020]步骤1，根据电磁波在等离子体中的传播特性，利用电场和磁场的迭代计算公式，计算等离子体覆盖目标反射电磁波的电场和磁场强度进行等离子鞘套，具体步骤如下：
[0021]首先，根据无条件稳定时域有限差分方法，进而可以获得从n到n+1/2步的电场E
x
、E
y
以及磁场H
z
的迭代计算公式：
[0022][0023][0024][0025]其中，n为时间步，i和j为空间网格的坐标，Δt为时间步长，Δx和Δy为空间步长，ε为介电系数。
[0026]表示在时间步n+1/2空间位置(i+1/2，j)处的x方向电场强度分量，表示在时间步n空间位置(i+1/2，j)处的x方向电场强度分量，表示在时间步n空间位置(i+1/2，j+1/2)处的z方向磁场强度分量，表示在时间步n空间位置(i+1/2，j
‑
1/2)处的z方向磁场强度分量，表示在时间步n空间位置(i+1/2，j)处的x方向电流密度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i+1/2，j)处的x方向电流密度分量。
[0027]表示在时间步n+1/2空间位置(i，j+1/2)处的y方向电场强度分量，表示在时间步n空间位置(i，j+1/2)处的y方向电场强度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i+1/2，j+1/2)处的z方向磁场强度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i
‑
1/2，j+1/2)处的z方向磁场强度分量，表示在时间步n空间位置(i，j+1/2)处的y方向电流密度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i，j+1/2)处的y方向电流密度分量。
[0028]表示在时间步n空间位置(i+1/2，j+1)处的x方向电场强度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i+1，j+1/2)处的y方向电场强度分量。
[0029]其次，n+1/2步的电流密度和分别为：
[0030][0031][0032]其中，和表示n+1/2步的电场，和表示n步的电流密度；变量σ0可以写作：
[0033][0034]ω
p
为等离子体频率，v为碰撞频率。
[0035]联立和将上述和的迭代公式带入上文的和的迭代公式，可以获得：
[0036][0037][0038]其中可以直接求解，而可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法，其特征在于，包括：基于电磁波在等离子体中传播的电场和磁场的迭代计算公式，计算得到等离子体覆盖目标反射电磁波的电场和磁场强度；根据反射电磁波的电场和磁场强度获取等离子体覆盖目标的反射系数，将等离子体覆盖目标的反射系数耦合进入雷达信号频域表达式，从而获得等离子体覆盖目标的频域雷达回波信号；利用频域匹配滤波器，结合快速逆傅里叶变换，计算等离子体覆盖目标相关域回波信号，并基于新的变量即隐身系数来评估等离子体对雷达回波的相关域隐身效能。2.根据权利要求1所述的一种等离子体覆盖目标雷达回波相关域特性计算及评估方法，其特征在于，所述等离子体覆盖目标反射电磁波的电场和磁场强度按照以下步骤计算：首先，根据无条件稳定时域有限差分方法，从n到n+1/2步的电场E
x
和E
y
以及磁场H
z
迭代公式：公式：公式：其中，n为时间步，i和j为空间网格的坐标；表示在时间步n+1/2空间位置(i+1/2，j)处的x方向电场强度分量，表示在时间步n空间位置(i+1/2，j)处的x方向电场强度分量，表示在时间步n空间位置(i+1/2，j+1/2)处的z方向磁场强度分量，表示在时间步n空间位置(i+1/2，j
‑
1/2)处的z方向磁场强度分量，表示在时间步n空间位置(i+1/2，j)处的x方向电流密度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i+1/2，j)处的x方向电流密度分量；表示在时间步n+1/2空间位置(i，j+1/2)处的y方向电场强度分量，表示在时间步n空间位置(i，j+1/2)处的y方向电场强度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i+1/2，j+1/2)处的z方向磁场强度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i
‑
1/2，j+1/2)处的z方向磁场强度分量，表示在时间步n空间位置(i，j+1/2)处的y方向电流密度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i，j+1/2)处的y方向电流密度分量；表示在时间步n空间位置(i+1/2，j+1)处的x方向电场强度分量，表示在时间步n+1/2空间位置(i+1，j+1/2)处的y方向电场强度分量；Δt为时间步长，Δx和Δy为空间步长，ε为介电系数；其次，n...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋黎浩，白博文，牛戈钊，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：