CN103675781A - 一种准确的近场回波获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于信号特征控制技术领域，具体涉及一种准确的近场回波获取方法。该方法包括如下步骤：步骤一：建立目标坐标系O-XtYtZt，天线坐标系O-XaYaZa，散射单元坐标系O-XmYmZm；步骤二：在散射体表面，获得入射到第m个散射单元上的场；步骤三：获得散射单元的散射场；步骤四：获得接收天线接收到的第m个散射单元的散射场；步骤五：将接收天线收到的每个散射单元的散射场进行叠加，得到总的散射场；步骤六：计算出总散射场，进而得到近场回波强度和功率特性。该方法利用PO+PTD+GO法建立了复杂目标近场散射模型，并引入近场极化散射矩阵的概念，将不同机理的散射特性用统一表达式表示，简化了计算过程。

Description

一种准确的近场回波获取方法

技术领域

本发明属于信号特征控制技术领域，具体涉及一种准确的近场回波获取方法。

背景技术

防空导弹武器系统定型及作战经常受到无线电引信系统不启动或误启动的困扰，引信要确定最佳启动点和启动区，需要研究目标近场回波特性。而近场回波特性的获取需要充分考虑近场散射的特点，如天线方向图、球面波、距离、局部照射、极化等影响，而其理论模型的准确性必须经过复杂目标近场测试数据的校验才能得到确认。近年来一些单位相继开展了复杂目标近场回波建模方法的研究，并取得了一定的成果，但是未能够全面考虑这些方面的影响，也未能给出令人信服的理论模型校验。尤其是针对天线方向图和局部照射的影响，国内外相关近场特性相关文献很少给出定量的计算描述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确的近场回波获取方法，以克服现有技术存在的上述不足。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种准确的近场回波获取方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：建立目标坐标系O-XtYtZt，天线坐标系O-XaYaZa，散射单元坐标系O-XmYmZm；

步骤二：在散射体表面，获得入射到第m个散射单元上的场；

步骤三：获得散射单元的散射场；

步骤四：获得接收天线接收到的第m个散射单元的散射场；

步骤五：将接收天线收到的每个散射单元的散射场进行叠加，得到总的散射场；

步骤六：计算出总散射场，进而得到近场回波强度和功率特性。

所述步骤二的具体实现方法如下：在散射体表面，将近场入射波表示成球面波形式，入射到第m个散射单元的场强为：

$E_{\mathrm{im}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt})\right)}{R_{\mathrm{im}}}{f}_{\mathrm{im}}\exp \left(\mathrm{i\φ}\right)E_{0m}---\left(1\right)$

式中：i表示发射；P_i为发射的信号功率；D_i为发射天线的增益；Z₀为空气的波阻抗，且Z₀＝120πΩ；R_im是发射天线相位中心与散射单元中心之间的距离；ω＝2πf为电磁振荡的角频率；f_im为第m个散射单元处的天线方向性函数；φ为场的相位特性；E_0m为第m个散射单元处电场的极化特性；k表示电磁波在自由空间内的波数；t表示时间参数；f为载频频率；

入射到第m个散射单元的场强写成以下矩阵形式：

$E_{\mathrm{im}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}}{f}_{\mathrm{im}}\left[\begin{array}{c}{A}_{1m}^i\\ A_{2m}^i\end{array}\right]---\left(2\right)$

式中

表示发射天线的极化分量。

所述步骤三中获得散射单元的散射场，表示为：

$E_{\mathrm{sm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s\left[\begin{array}{c}{A}_{1m}^i\\ A_{2m}^i\end{array}\right]---\left(3\right)$

其中：

$E_{\mathrm{sm}1}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)---\left(4\right)$

$E_{\mathrm{sm}2}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)---\left(5\right)$

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\ρ}}_{1m}^1& {\mathrm{\ρ}}_{2m}^1\\ {\mathrm{\ρ}}_{1m}^2& {\mathrm{\ρ}}_{2m}^2\end{array}\right]---\left(6\right)$

式中：E_sm为散射电场强度，E_sm1、E_sm2为E_sm的两个分量；R_im为散射单元中心到发射天线相位中心的距离；R_sm为散射单元中心到接收天线相位中心的距离；

为散射单元的极化散射矩阵，其四个分量是四种反射系数，其中

对应于入射和反射电场的极化都在

上进行时的反射系数；

对应于入射电场的极化在

上进行，而反射电场的极化在

上进行时的反射系数；

应于入射电场的极化在

上进行，而反射电场的极化在

上进行时的反射系数；

对应于入射和反射电场的极化都在

上进行时的反射系数；

反射系数的计算公式为：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s=R_{\mathrm{sm}}\·E_{\mathrm{sm}}/E_{\mathrm{im}}---\left(7\right)$

式中：E_im，E_sm为当发射天线和接收天线均在线性极化上进行时，散射单元的散射场，为了表示方便，用

表示对应的

所述步骤四：获得接收天线接收到的第m个散射单元的散射场，表示为：

$E_{\mathrm{rsm}}=(E_{\mathrm{sm}1}{A}_{1m}^s+E_{\mathrm{sm}2}{A}_{2m}^s)---\left(8\right)$

$E_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}{f}_{\mathrm{im}}(({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)A_{1m}^s+({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{2m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)A_{2m}^s)\·\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(9\right)$

式中

表示接收天线的极化分量；

令 ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}=({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)A_{1m}^s+({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{2m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)A_{2m}^s,$ 则：

$E_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(10\right).$

所述步骤五：将接收天线收到的每个散射单元的散射场进行叠加，得到总的散射场：

$E_{\mathrm{scat\Σ}}=\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{\Σ}-1}}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{\Σ}-1}}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(11\right).$

所述步骤六：根据公式（11）计算出总散射场，进而得到近场回波强度和功率特性；由于划分的散射单元的尺寸足够小，引信处于面元的散射远场区，则散射单元的回波强度可以用远场RCS表式为：

$\mathrm{\σ}=4\mathrm{\π}{R_{\mathrm{sm}}}^2\frac{{\left|E_{\mathrm{scat\Σ}}\right|}^2}{{\left|E_{\mathrm{im\Σ}}\right|}^2}---\left(12\right)$

引信天线接收的回波功率为：

$P_r=\frac{P_i{D}_i{D}_s{\mathrm{\λ}}^2{f_i}^2{f_s}^2}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^3{R}^4}\mathrm{\σ}---\left(13\right)$

式中P_i为发射天线的辐射功率，P_r为接收天线处的接收功率，R为天线相位中心到场点的距离；λ为雷达发射信号频率；D_i(D_s)为发射（接收）天线的增益；f_i(f_s)为发射（接收）天线的方向性函数；σ为公式（12）计算得到的近场回波强度。

本发明所取得的有益效果为：

本发明所述一种准确的近场回波获取方法，充分考虑到近场的特点，如天线方向图、球面波、距离、极化等影响，利用PO+PTD+GO法建立了复杂目标近场散射模型，并引入近场极化散射矩阵的概念，将不同机理的散射特性用统一表达式表示，简化了计算过程；其中将入射波表达式表示成球面波形式，解决了球面波照射和距离等问题；考虑天线方向图的影响，通过建立天线坐标系和天线局部坐标系描述天线方向图影响下的近场电磁散射，解决了天线方向图、局部照射和极化等问题，并给出复杂目标近场电磁散射理论模型与实测数据的校验，通过仿真能够得到较为准确的近场回波数据，为引信半实物仿真和数字仿真提供可靠的数据输入。

附图说明

图1为本发明所述一种准确的近场回波获取方法流程图；

图2为目标坐标系、天线坐标系及散射单元坐标系示意图；

图3为某目标的近场回波强度结果对比图；

图4为采用不同方向图时平板的散射强度随距离变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明所述一种准确的近场回波获取方法包括如下步骤：

步骤一：建立目标坐标系O-XtYtZt，天线坐标系O-XaYaZa，散射单元坐标系O-XmYmZm，如图2所示；

步骤二：在散射体表面，获得入射到第m个散射单元上的场；

考虑到近场的特点，在散射体表面，将近场入射波表示成球面波形式，图2中入射到第m个散射单元的场强为：

$E_{\mathrm{im}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt})\right)}{R_{\mathrm{im}}}{f}_{\mathrm{im}}\exp \left(\mathrm{i\φ}\right)E_{0m}---\left(1\right)$

式中：i表示发射；P_i为发射的信号功率；D_i为发射天线的增益；Z₀为空气的波阻抗，且Z₀＝120πΩ；R_im是发射天线相位中心与散射单元中心之间的距离；ω＝2πf为电磁振荡的角频率；f_im为第m个散射单元处的天线方向性函数；φ为场的相位特性；E_0m为第m个散射单元处电场的极化特性；k表示电磁波在自由空间内的波数；t表示时间参数；f为载频频率。

入射到第m个散射单元的场强可以写成以下矩阵形式：

$E_{\mathrm{im}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}}{f}_{\mathrm{im}}\left[\begin{array}{c}{A}_{1m}^i\\ A_{2m}^i\end{array}\right]---\left(2\right)$

式中

表示发射天线的极化分量。

步骤三：获得散射单元的散射场，表示为：

$E_{\mathrm{sm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s\left[\begin{array}{c}{A}_{1m}^i\\ A_{2m}^i\end{array}\right]---\left(3\right)$

其中：

$E_{\mathrm{sm}1}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)---\left(4\right)$

$E_{\mathrm{sm}2}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)---\left(5\right)$

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\ρ}}_{1m}^1& {\mathrm{\ρ}}_{2m}^1\\ {\mathrm{\ρ}}_{1m}^2& {\mathrm{\ρ}}_{2m}^2\end{array}\right]---\left(6\right)$

式中：E_sm为散射电场强度，E_sm1、E_sm2为E_sm的两个分量；R_im为散射单元中心到发射天线相位中心的距离；R_sm为散射单元中心到接收天线相位中心的距离；

为散射单元的极化散射矩阵，其四个分量是四种反射系数，其中

对应于入射和反射电场的极化都在

上进行时的反射系数；

对应于入射电场的极化在

上进行，而反射电场的极化在

上进行时的反射系数；

应于入射电场的极化在

上进行，而反射电场的极化在

上进行时的反射系数；

对应于入射和反射电场的极化都在

上进行时的反射系数；而公式（6）所定义的反射系数可以将物理光学反射系数、边缘绕射场和多次反射场的反射系数统一表示，这样极大简化了电磁散射的计算过程，并能从理论上将不同机理的散射特性用一种统一的观点去描述，这是本发明的一个特点和贡献。

反射系数的计算公式为：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s=R_{\mathrm{sm}}\·E_{\mathrm{sm}}/E_{\mathrm{im}}---\left(7\right)$

式中：E_im，E_sm为当发射天线和接收天线均在线性极化上进行时，散射单元的散射场，为了表示方便，本文都用

表示对应的

步骤四：获得接收天线接收到的第m个散射单元的散射场，表示为：

$E_{\mathrm{rsm}}=(E_{\mathrm{sm}1}{A}_{1m}^s+E_{\mathrm{sm}2}{A}_{2m}^s)---\left(8\right)$

$E_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}{f}_{\mathrm{im}}(({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)A_{1m}^s+({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{2m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)A_{2m}^s)\·\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(9\right)$

式中

表示接收天线的极化分量；

令 ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}=({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)A_{1m}^s+({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{2m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)A_{2m}^s,$ 则：

$E_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(10\right)$

步骤五：将接收天线收到的每个散射单元的散射场进行叠加，便得到总的散射场：

$E_{\mathrm{scat\Σ}}=\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{\Σ}-1}}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{\Σ}-1}}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(11\right)$

步骤六：根据公式（11）计算出总散射场，进而得到近场回波强度和功率特性。

由于划分的散射单元的尺寸足够小，引信处于面元的散射远场区，则散射单元的回波强度可以用远场RCS表式为：

$\mathrm{\σ}=4\mathrm{\π}{R_{\mathrm{sm}}}^2\frac{{\left|E_{\mathrm{scat\Σ}}\right|}^2}{{\left|E_{\mathrm{im\Σ}}\right|}^2}---\left(12\right)$

引信天线接收的回波功率为：

$P_r=\frac{P_i{D}_i{D}_s{\mathrm{\λ}}^2{f_i}^2{f_s}^2}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^3{R}^4}\mathrm{\σ}---\left(13\right)$

式中P_i为发射天线的辐射功率，P_r为接收天线处的接收功率，R为天线相位中心到场点的距离；λ为雷达发射信号频率；D_i(D_s)为发射（接收）天线的增益；f_i(f_s)为发射（接收）天线的方向性函数；σ为公式（12）计算得到的近场回波强度。

如图3所示，为根据本发明计算出的某目标的近场回波测试结果仿真曲线，图中实线为实际测量结果，虚线为采用本发明计算的结果，从图中可以看出两种结果符合较好。

如图4所示，为采用不同方向图时平板的近场回波强度随距离变化曲线，图中虚线为使用刀状波束天线方向图的结果，实线为不考虑天线方向图的结果，从图中可以看出使用刀状波束天线方向图的结果明显小于不考虑天线方向图，即平面波完全照射的结果，这是因为在近场条件下考虑方向图时目标处于局部照射，不考虑方向图时目标处于完全照射。从计算结果上看，天线方向图对近场散射的影响是不容忽视的。

Claims (6)

1.一种准确的近场回波获取方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：建立目标坐标系O-XtYtZt，天线坐标系O-XaYaZa，散射单元坐标系O-XmYmZm；

步骤二：在散射体表面，获得入射到第m个散射单元上的场；

步骤三：获得散射单元的散射场；

步骤四：获得接收天线接收到的第m个散射单元的散射场；

步骤五：将接收天线收到的每个散射单元的散射场进行叠加，得到总的散射场；

步骤六：计算出总散射场，进而得到近场回波强度和功率特性。

2.根据权利要求1所述的一种准确的近场回波获取方法，其特征在于：所述步骤二的具体实现方法如下：在散射体表面，将近场入射波表示成球面波形式，入射到第m个散射单元的场强为：

$E_{\mathrm{im}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt})\right)}{R_{\mathrm{im}}}{f}_{\mathrm{im}}\exp \left(\mathrm{i\φ}\right)E_{0m}---\left(1\right)$

式中：i表示发射；P_i为发射的信号功率；D_i为发射天线的增益；Z₀为空气的波阻抗，且Z₀＝120πΩ；R_im是发射天线相位中心与散射单元中心之间的距离；ω＝2πf为电磁振荡的角频率；f_im为第m个散射单元处的天线方向性函数；φ为场的相位特性；E_0m为第m个散射单元处电场的极化特性；k表示电磁波在自由空间内的波数；t表示时间参数；f为载频频率；

入射到第m个散射单元的场强写成以下矩阵形式：

$E_{\mathrm{im}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}}{f}_{\mathrm{im}}\left[\begin{array}{c}{A}_{1m}^i\\ A_{2m}^i\end{array}\right]---\left(2\right)$

式中表示发射天线的极化分量。

3.根据权利要求2所述的一种准确的近场回波获取方法，其特征在于：所述步骤三中获得散射单元的散射场，表示为：

$E_{\mathrm{sm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s\left[\begin{array}{c}{A}_{1m}^i\\ A_{2m}^i\end{array}\right]---\left(3\right)$

其中：

$E_{\mathrm{sm}1}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)---\left(4\right)$

$E_{\mathrm{sm}2}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}{f}_{\mathrm{im}}({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)---\left(5\right)$

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\ρ}}_{1m}^1& {\mathrm{\ρ}}_{2m}^1\\ {\mathrm{\ρ}}_{1m}^2& {\mathrm{\ρ}}_{2m}^2\end{array}\right]---\left(6\right)$

式中：E_sm为散射电场强度，E_sm1、E_sm2为E_sm的两个分量；R_im为散射单元中心到发射天线相位中心的距离；R_sm为散射单元中心到接收天线相位中心的距离；

为散射单元的极化散射矩阵，其四个分量是四种反射系数，其中

对应于入射和反射电场的极化都在

上进行时的反射系数；

对应于入射电场的极化在

上进行，而反射电场的极化在

上进行时的反射系数；

应于入射电场的极化在

上进行，而反射电场的极化在

上进行时的反射系数；对应于入射和反射电场的极化都在上进行时的反射系数；

反射系数的计算公式为：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{im}}^s=R_{\mathrm{sm}}\·E_{\mathrm{sm}}/E_{\mathrm{im}}---\left(7\right)$

式中：E_im，E_sm为当发射天线和接收天线均在线性极化上进行时，散射单元的散射场，为了表示方便，用表示对应的

4.根据权利要求3所述的一种准确的近场回波获取方法，其特征在于：所述步骤四：获得接收天线接收到的第m个散射单元的散射场，表示为：

$E_{\mathrm{rsm}}=(E_{\mathrm{sm}1}{A}_{1m}^s+E_{\mathrm{sm}2}{A}_{2m}^s)---\left(8\right)$

$E_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}{f}_{\mathrm{im}}(({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)A_{1m}^s+({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{2m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)A_{2m}^s)\·\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(9\right)$

式中

表示接收天线的极化分量；

令 ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}=({\mathrm{\ρ}}_{1m}^1{A}_{1m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^1{A}_{2m}^i)A_{1m}^s+({\mathrm{\ρ}}_{1m}^2{A}_{2m}^i+{\mathrm{\ρ}}_{2m}^2{A}_{2m}^i)A_{2m}^s,$ 则：

$E_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(10\right).$

5.根据权利要求4所述的一种准确的近场回波获取方法，其特征在于：所述步骤五：将接收天线收到的每个散射单元的散射场进行叠加，得到总的散射场：

$E_{\mathrm{scat\Σ}}=\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{\Σ}-1}}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{\mathrm{rsm}}=\sqrt{\frac{P_i{D}_i{Z}_0}{2\mathrm{\π}}}\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{\Σ}-1}}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{\mathrm{im}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sm}}\frac{\exp \left(i({\mathrm{kR}}_{\mathrm{im}}+\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})\right)}{R_{\mathrm{im}}{R}_{\mathrm{sm}}}---\left(11\right).$

6.根据权利要求5所述的一种准确的近场回波获取方法，其特征在于：所述步骤六：根据公式（11）计算出总散射场，进而得到近场回波强度和功率特性；由于划分的散射单元的尺寸足够小，引信处于面元的散射远场区，则散射单元的回波强度可以用远场RCS表式为：

$\mathrm{\σ}=4\mathrm{\π}{R_{\mathrm{sm}}}^2\frac{{\left|E_{\mathrm{scat\Σ}}\right|}^2}{{\left|E_{\mathrm{im\Σ}}\right|}^2}---\left(12\right)$

引信天线接收的回波功率为：

$P_r=\frac{P_i{D}_i{D}_s{\mathrm{\λ}}^2{f_i}^2{f_s}^2}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^3{R}^4}\mathrm{\σ}---\left(13\right)$

式中P_i为发射天线的辐射功率，P_r为接收天线处的接收功率，R为天线相位中心到场点的距离；λ为雷达发射信号频率；D_i(D_s)为发射（接收）天线的增益；f_i(f_s)为发射（接收）天线的方向性函数；σ为公式（12）计算得到的近场回波强度。

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