專利名稱：低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)，尤其涉及一種低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代隱身目標(biāo)的設(shè)計(jì)、研制和試驗(yàn)過程中，常需對(duì)所設(shè)計(jì)的目標(biāo)雷達(dá)散射截面(Radar Cross-Section,以下簡(jiǎn)稱RCS)值，即總散射場(chǎng),進(jìn)行診斷測(cè)量和評(píng)估,為改進(jìn)設(shè)計(jì)和隱身性能評(píng)估提供參考依據(jù)。其中，縮比目標(biāo)和全尺寸目標(biāo)的總散射場(chǎng)測(cè)量是低可探測(cè)性目標(biāo)RCS測(cè)試、改進(jìn)與性能評(píng)估的重要手段之一。總散射場(chǎng)是物體本身的性質(zhì)之一。在RCS測(cè)試試驗(yàn)中，需要設(shè)置金屬支架，金屬支架用于支撐目標(biāo)，目標(biāo)比如為金屬端帽，金屬端帽用于模擬隱形機(jī)等實(shí)體。金屬支架和金屬端帽都具有各自的總散射場(chǎng)。為盡量減小金屬 支架對(duì)目標(biāo)的影響，要求金屬支架的總散射場(chǎng)盡量小。在金屬支架的低散射設(shè)計(jì)中，需要在設(shè)計(jì)過程中對(duì)金屬支架的總散射場(chǎng)進(jìn)行分析和預(yù)估計(jì)算，為設(shè)計(jì)改進(jìn)和定型提供依據(jù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)金屬支架總散射場(chǎng)的預(yù)估和計(jì)算一般采用兩種方法(I)幾何繞射理論(Geometrical Theory of Diffraction,以下簡(jiǎn)稱 GTD),根據(jù)GTD分析，可得到金屬支架總散射場(chǎng)的解析表達(dá)式，表達(dá)式如下 =^^/Sin(^sinr)-2( !)
π[η η{π I n)] kL tan τ _
Γ I41/ sin(7c/,sin τ) >· ^、σ i 二-Γ -----κ2)
π[α tan(^T / /;)]' ^ kL tan r _其中，σ 和σ ΗΗ*別為垂直極化和水平極化下金屬支架的總散射場(chǎng);灸=年為波
Λ
數(shù)，λ為雷達(dá)波長(zhǎng)；L為金屬支架高度；η=2_β/π，β為金屬支架前棱邊的內(nèi)劈角；τ為金屬支架前棱邊的傾斜角。根據(jù)上述表達(dá)式進(jìn)而可得到金屬支架的總散射場(chǎng)。(2)采用矩量法(Method of Moment，以下簡(jiǎn)稱MoM)等數(shù)值方法或其他電磁散射計(jì)算技術(shù)對(duì)金屬支架的總散射場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，通過精確幾何造型以及MoM數(shù)值分析，可以完成任意形狀支架總散射場(chǎng)的計(jì)算和分析?，F(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題在上述兩種計(jì)算方法中，都沒有考慮真實(shí)測(cè)量條件下目標(biāo)安裝在支架頂端時(shí)對(duì)支架背景電平的影響，采用上述兩種方法計(jì)算得到的總散射場(chǎng)不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，用以提高金屬支架總散射場(chǎng)的計(jì)算精度。本發(fā)明提供一種低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，其中，包括
計(jì)算得到金屬端帽的第一總散射場(chǎng)；計(jì)算得到組合體的第二總散射場(chǎng)，其中，組合體包括金屬支架以及安裝在所述金屬支架頂端的金屬端帽；根據(jù)所述第一總散射場(chǎng)和所述第二總散射場(chǎng)，計(jì)算得到所述金屬支架的第三總散射場(chǎng)。如上所述的方法，其中，所述根據(jù)所述第一總散射場(chǎng)和所述第二總散射場(chǎng)，計(jì)算得到所述金屬支架的第三總散射場(chǎng)包括將所述第二總散射場(chǎng)和所述第一總散射場(chǎng)相減，得到所述第三總散射場(chǎng)。如上所述的方法，其中，還包括對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)。 如上所述的方法，其中，所述對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)，包括對(duì)所述第一總散射場(chǎng)傅里葉變換，得到所述金屬端帽的第一一維高分辨距離像；對(duì)所述第二總散射場(chǎng)傅里葉變換，得到所述組合體的第二一維高分辨距離像；根據(jù)所述第一一維高分辨距離像和第二一維高分辨距離像，計(jì)算得到所述金屬支架對(duì)應(yīng)的距離門；根據(jù)所述距離門對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)。如上所述的方法，其中，所述根據(jù)所述距離門對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)，包括根據(jù)所述距離門直接對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)。如上所述的方法，其中，所述根據(jù)所述距離門對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)，還可以包括對(duì)所述第三總散射場(chǎng)傅里葉變換，得到所述金屬支架的第三一維高分辨距離像；根據(jù)所述距離門，對(duì)所述第三一維高分辨距離像濾波處理，得到所述金屬支架的最終一維高分辨距離像；對(duì)所述最終一維高分辨距離像進(jìn)行傅里葉逆變換，得到所述最終總散射場(chǎng)。本發(fā)明實(shí)施例提供的低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，通過在金屬支架頂端加裝一個(gè)經(jīng)過合理外形設(shè)計(jì)的低散射金屬端帽，并從金屬支架與端帽組合體的散射場(chǎng)中濾除金屬端帽的散射場(chǎng)，得到金屬支架的散射場(chǎng)，且該得到的金屬支架的散射場(chǎng)模擬反映了真實(shí)目標(biāo)測(cè)量狀態(tài)下，目標(biāo)安裝在支架頂端時(shí)金屬支架的散射場(chǎng)，為最終目標(biāo)的RCS的精確測(cè)量提供了保證。


圖I為本發(fā)明一實(shí)施例提供的低RCS金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法的流程圖；圖2為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的低RCS金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法的流程圖；圖3為本發(fā)明再一實(shí)施例提供的低RCS金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法流程示意圖；圖4a為本發(fā)明實(shí)施例提供的低RCS低散射金屬端帽的散射場(chǎng)隨頻率的變化特性；圖4b為圖4a所對(duì)應(yīng)的一維高分辨率距離像特性；圖5a為本發(fā)明實(shí)施例提供的低RCS金屬支架與端帽組合體的散射場(chǎng)隨頻率的變化特性；圖5b為圖5a所對(duì)應(yīng)的一維高分辨率距離像特性；圖6a為本發(fā)明實(shí)施例提供的低RCS金屬支架的散射場(chǎng)隨頻率的變化特性；圖6b為圖6a所對(duì)應(yīng)的一維高分辨率距離像特性； 圖7a為本發(fā)明實(shí)施例提供的組合體垂直極化下一維高分辨率距離像及距離門；圖7b為本發(fā)明實(shí)施例提供的組合體水平極化下一維高分辨率距離像及距離門；圖7c為本發(fā)明實(shí)施例提供的加距離門后金屬支架垂直極化下一維高分辨率距離像；圖7d為本發(fā)明實(shí)施例提供的加距離門后金屬支架水平極化下一維高分辨率距離像；圖7e為本發(fā)明實(shí)施例提供的加距離門后金屬支架的最終散射場(chǎng)。
具體實(shí)施例方式圖I為本發(fā)明一實(shí)施例提供的低RCS金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法的流程圖。如圖I所示，該金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法可以包括以下步驟步驟101 :計(jì)算得到金屬端帽的第一總散射場(chǎng)。在本步驟中，可以首先設(shè)計(jì)一個(gè)合理的低散射金屬端帽的幾何外形，然后對(duì)該低散射金屬端帽的總散射場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。具體地，可以利用MoM或其他電磁散射計(jì)算技術(shù)對(duì)該低散射金屬端帽的電磁散射隨頻率的變化的特性進(jìn)行計(jì)算和分析，由此，得到該低散射金屬端帽自身的電磁散射場(chǎng)第一總散射場(chǎng)Emp(f)。進(jìn)一步地，還可以對(duì)該低散射金屬端帽隨頻率變化的第一總散射場(chǎng)Emp (f)進(jìn)行快速傅里葉變換，來得到其對(duì)應(yīng)的一維高分辨率距離像Ieap(r)，從而可以對(duì)該低散射金屬端帽進(jìn)行一維高分辨率距離像(One DimensionalHigh Resolution Range Profile,以下簡(jiǎn)稱 I-D HRRP)分析。步驟102 :計(jì)算得到組合體的第二總散射場(chǎng)。具體地，本步驟中，組合體可以包括金屬支架以及安裝在金屬支架頂端的金屬端帽。在步驟101的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步地設(shè)計(jì)一個(gè)合理的低散射金屬支架的幾何外形，并將步驟101中所設(shè)計(jì)的低散射金屬端帽以合理的方式安放在該金屬支架頂端，以模擬目標(biāo)安放在金屬支架頂端，從而形成金屬支架與端帽的組合體；然后對(duì)該組合體的總散射場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。具體地，可以利用MoM或其他電磁散射計(jì)算技術(shù)對(duì)該組合體的電磁散射隨頻率的變化特性進(jìn)行計(jì)算和分析，由此，得到該組合體的電磁散射場(chǎng)第二總散射場(chǎng)Eramb (f)。進(jìn)一步地，還可以對(duì)該組合體隨頻率變化的第二總散射場(chǎng)Eramb(f)進(jìn)行快速傅里葉變換，來得到其對(duì)應(yīng)的一維高分辨率距離像I_b(r)，從而可以對(duì)該組合體進(jìn)行一維高分辨率距離像分析。步驟103 :根據(jù)第一總散射場(chǎng)和第二總散射場(chǎng)，計(jì)算得到金屬支架的第三總散射場(chǎng)。具體地，由于在全尺寸目標(biāo)的靜態(tài)RCS測(cè)量過程中，目標(biāo)會(huì)對(duì)金屬支架本身的RCS特性造成一定的影響。因此，在本實(shí)施例中，可以利用金屬端帽來模擬目標(biāo)架設(shè)在金屬支架的頂端，以此來獲得目標(biāo)可能對(duì)金屬支架本身的RCS的影響。在此基礎(chǔ)上，可以從金屬支架和金屬端帽的組合體的散射場(chǎng)中濾除金屬端帽的散射場(chǎng)，即可得到金屬支架的散射場(chǎng)。且該獲得的金屬支架的散射場(chǎng)中包括金屬支架本身的散射場(chǎng)以及金屬端帽對(duì)金屬支架散射場(chǎng)的影響。亦即，根據(jù)第一總散射場(chǎng)和第二總散射場(chǎng)，計(jì)算得到金屬支架的第三總散射場(chǎng)，具體可以為從第二總散射場(chǎng)中濾除金屬端帽自身的散射場(chǎng)，所得到的第三總散射場(chǎng)可以包括金屬支架本身的散射場(chǎng)以及金屬端帽對(duì)金屬支架散射場(chǎng)的影響。在具體要濾除金屬端帽的散射場(chǎng)并獲得金屬支架的第三總散射場(chǎng)時(shí)，可以根據(jù)不同的方法。如，當(dāng)認(rèn)為金屬支架與端帽組合體的電磁散射場(chǎng)Eramb(f)是由低散射金屬端帽的散射場(chǎng)Ecap (f)同金屬支架的散射場(chǎng)Epylm(f)兩部分矢量疊加構(gòu)成的，則可對(duì)E_b(f)和Ecap(f)進(jìn)行矢量相減，得到金屬支架的散射場(chǎng)；另外，也可以利用距離門等技術(shù)，對(duì)金屬支架本身散射場(chǎng)以外的散射場(chǎng)進(jìn)行濾除。本發(fā)明實(shí)施例提供的低RCS金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，通過在金屬支架頂端加裝一個(gè)經(jīng)過合理外形設(shè)計(jì)的低散射金屬端帽，并從金屬支架與端帽組合體的散射場(chǎng)中濾除金屬端帽的散射場(chǎng)，得到金屬支架的散射場(chǎng)，且該得到的金屬支架的散射場(chǎng)模擬反映了真實(shí)目標(biāo)測(cè)量狀態(tài)下，目標(biāo)安裝在支架頂端時(shí)金屬支架的散射場(chǎng)，為最終目標(biāo)的RCS的精確測(cè)量提供了保證。在上述實(shí)施例中，步驟103優(yōu)選地可以為將第二總散射場(chǎng)和第一總散射場(chǎng)相減，得到第三總散射場(chǎng)。具體地，可以認(rèn)為金屬支架與端帽組合體的電磁散射場(chǎng)，即第二總散射場(chǎng)
Ecomb(f)，是由低散射金屬端帽的散射場(chǎng)-第一總散射場(chǎng)Emp(f)同金屬支架的散射
場(chǎng)-第三總散射場(chǎng)Epylm(f)兩部分矢量疊加構(gòu)成的,貝Ij有Ecomb (f) =Ecap (f) +Epylon (f)(3)由于第二總散射場(chǎng)Eramb(f)和第一總散射場(chǎng)Emp(f)均已由MOM等方法計(jì)算得到，故二者可直接采用矢量進(jìn)行相減，即從金屬支架與端帽組合體的電磁散射場(chǎng)中濾除金屬端帽的散射場(chǎng)，提取出金屬支架的散射場(chǎng)。此處，該金屬支架的散射場(chǎng)用E, , (/)進(jìn)行表示，如下
權(quán)利要求
1.一種低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，其特征在于，包括 計(jì)算得到金屬端帽的第一總散射場(chǎng)； 計(jì)算得到組合體的第二總散射場(chǎng)，其中，組合體包括金屬支架以及安裝在所述金屬支架頂端的金屬端帽； 根據(jù)所述第一總散射場(chǎng)和所述第二總散射場(chǎng)，計(jì)算得到所述金屬支架的第三總散射場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一總散射場(chǎng)和所述第二總散射場(chǎng)，計(jì)算得到所述金屬支架的第三總散射場(chǎng)包括 將所述第二總散射場(chǎng)和所述第一總散射場(chǎng)相減，得到所述第三總散射場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，其特征在于，還包括 對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，其特征在于，所述對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)，包括 對(duì)所述第一總散射場(chǎng)傅里葉變換，得到所述金屬端帽的第一一維高分辨距離像； 對(duì)所述第二總散射場(chǎng)傅里葉變換，得到所述組合體的第二一維高分辨距離像； 根據(jù)所述第一一維高分辨距離像和第二一維高分辨距離像，計(jì)算得到所述金屬支架對(duì)應(yīng)的距離門； 根據(jù)所述距離門對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述距離門對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)，包括 根據(jù)所述距離門直接對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述距離門對(duì)所述第三總散射場(chǎng)濾波處理，得到所述金屬支架的最終總散射場(chǎng)，包括 對(duì)所述第三總散射場(chǎng)傅里葉變換，得到所述金屬支架的第三一維高分辨距離像； 根據(jù)所述距離門，對(duì)所述第三一維高分辨距離像濾波處理，得到所述金屬支架的最終一維高分辨距離像； 對(duì)所述最終一維高分辨距離像進(jìn)行傅里葉逆變換，得到所述最終總散射場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，包括計(jì)算得到金屬端帽的第一總散射場(chǎng)；計(jì)算得到組合體的第二總散射場(chǎng)，其中，組合體包括金屬支架及安裝在金屬支架頂端的金屬端帽；根據(jù)第一總散射場(chǎng)和第二總散射場(chǎng)，計(jì)算得到金屬支架的第三總散射場(chǎng)。本發(fā)明提供的低雷達(dá)散射截面金屬支架總散射場(chǎng)計(jì)算方法，通過在金屬支架頂端加裝一個(gè)經(jīng)過合理外形設(shè)計(jì)的低散射金屬端帽，并從金屬支架與端帽組合體的散射場(chǎng)中濾除金屬端帽的散射場(chǎng)，得到金屬支架的散射場(chǎng)，且該得到的金屬支架的散射場(chǎng)模擬反映了真實(shí)目標(biāo)測(cè)量狀態(tài)下，目標(biāo)安裝在支架頂端時(shí)金屬支架的散射場(chǎng)，為最終目標(biāo)的RCS的精確測(cè)量提供了保證。
文檔編號(hào)G01R29/08GK102967774SQ20121048329
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者許小劍, 陳鵬輝 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)