CN106093902B - 相似目标的散射特征变换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种相似目标的散射特征变换方法，对提取的散射中心建立一一映射，将相似目标间的联系简化成散射中心的联系，实现了由一个目标的散射特征变换到另一个目标的散射特征的过程。本发明的目的是为了解决在航天航空领域中一些典型目标的散射特性计算和存储量大的问题，通过本发明提供的方法，可以快速进行散射特性计算，并且存储的数据量远小于原数据量。

Description

相似目标的散射特征变换方法

技术领域

本发明属于雷达目标电磁散射领域，具体涉及一种相似目标的散射特征变换方法。

背景技术

目标的散射特性是必须考察的重要指标之一。当目标外形或结构发生微小变化后，其散射特征一般都会随之有所变化。对所有目标在每个研制阶段都进行仿真计算、静态测试，显然是非常耗时、花费很高的。另一方面，同一目标两个研制阶段的外形或结构的小改变所带来的散射特性的变化可能会有一定规律，或者两个散射特性直接可能存在一定的变换关系。而当前并没有这方面的技术，如果能够通过深入研究，理解和掌握这种变换关系，必将会为工程实践带来极大的好处。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决在航天航空领域中一些典型目标的散射特性计算和存储量大的问题，本发明提出一种相似目标的散射特征变换方法。

技术方案

一种相似目标的散射特征变换方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：通过对相似目标a和目标b进行雷达成像和散射中心提取，获取目标a和目标b的强散射点数据，包括位置、幅度和相位信息；

步骤2：根据目标a、目标b的各个散射中心幅度之间的变换关系，得到幅度映射参数(a_An,b_θn)：

其中，A_1n、A_2n分别为目标a、目标b第n个散射中心的复幅度，θ_1n、θ_2n分别为目标a、目标b第n个散射中心的复幅度的相位；

根据目标a、目标b各个散射中心位置之间的平移变换关系，得到位置映射参数(b_xn,b_yn)；

其中，(x_1n，y_1n)为目标a第n个散射中心的位置，(x_2n，y_2n)为目标b第n个散射中心的位置；

存储目标b的散射场数据和幅度映射参数(a_An,b_θn)、位置映射参数(b_xn,b_yn)；

步骤3：将目标b的散射场数据和幅度映射参数(a_An,b_θn)、位置映射参数(b_xn,b_yn)代入散射特征变换关系式反演到目标a的散射特征：

其中：是目标a的总散射场，是目标b的第n个散射中心的散射场，是传播方向与x坐标轴的夹角，N为散射中心的总数量。

有益效果

本发明提出的一种相似目标的散射特征变换方法，对提取的散射中心建立一一映射，将相似目标间的联系简化成散射中心的联系，实现了由一个目标的散射特征变换到另一个目标的散射特征的过程。通过本发明提供的方法，可以快速进行散射特性计算，并且存储的数据量远小于原数据量。

附图说明

图1平移变换

图2极坐标格式下位置变换

图3一组点目标模型：(a)相似目标a；(b)相似目标b

图4目标散射特征对比：(a)中心频率下散射特征；(b)中心角度下散射特征

图5本发明方法流程图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

散射特征变换关系式的推导：

根据散射中心理论，在高频区，目标总的电磁散射可以认为是由某些局部位置上电磁散射的相干合成，故目标的后向散射场可以表示为：

其中：A_n是第n个散射中心的复幅度，x_n,y_n是第n个散射中心的位置，是第n个散射中心位置的位移矢量，k是波数，k_x、k_y分别为k在x、y轴上的分量，相位φ∈(-π,π)。

根据散射中心模型，建立两个目标各散射中心之间的变换关系：

具体包括以下步骤，

1)：进行幅度变换，将幅度表示成如下形式：

故可以得到两个散射中心幅度之间的变换关系：

需要确定的映射参数为：(a_An,b_θn)，该映射参数可通过幅度变换关系及散射场数据得到。

2)：进行位置变换，二维雷达像的散射中心位置即为成像平面上一个点的二维坐标，二维平面上的位置变换总能通过下面两种变换中的任一种来实现，一种是平移变换(图1)；另一种变换(图2)可用极坐标形式实现，其中只有缩放和旋转变换，没有平移变换，径向坐标通过缩放变换得到，周向坐标通过旋转变换得到。显然这种形式没有平移变换简便，故下面将采用平移变换的形式，将各散射点之间的位置关系表示为

由此，我们可以得到散射特征变换关系式：

其中，n表示强散射点的个数，k表示波数，A_1n和A_2n分别表示目标a和目标b第n个散射中心的复幅度，和是目标a和目标b第n个散射中心位置的位移矢量，(x_1n,y_1n)、(x_2n,y_2n)是直角坐标系上相应的位置，是传播方向与x坐标轴的夹角。

利用得到散射特征变换关系式由目标b反演目标a：

步骤1：通过对相似目标a和目标b进行雷达成像和散射中心提取，获取目标a和目标b的强散射点数据，包括位置、幅度和相位信息；

步骤2：根据目标a、目标b的各个散射中心幅度之间的变换关系，得到幅度映射参数(a_An,b_θn)：

其中，A_1n、A_2n分别为目标a、目标b第n个散射中心的复幅度，θ_1n、θ_2n分别为目标a、目标b第n个散射中心的复幅度的相位；

根据目标a、目标b各个散射中心位置之间的平移变换关系，得到位置映射参数(b_xn,b_yn)；

其中，(x_1n，y_1n)为目标a第n个散射中心的位置，(x_2n，y_2n)为目标b第n个散射中心的位置；

存储目标b的散射场数据和幅度映射参数(a_An,b_θn)、位置映射参数(b_xn,b_yn)；

步骤3：将目标b的散射场数据和幅度映射参数(a_An,b_θn)、位置映射参数(b_xn,b_yn)代入散射特征变换关系式反演到目标a的散射特征：

通过该式对目标a进行目标散射特性反演，从而实现了由一个目标的散射特征变换到另一个目标的散射特征。

仿真过程及仿真验证：

一组点目标模型如图3所示，仿真条件为：起始频率为35GHz，带宽为5GHz，频率采样点数为150，观测方位角为：-3.819719°～3.819719°，角度采样点数为150

首先，分别对目标a和目标b进行雷达成像和散射中心提取，提取5个散射中心的散射场数据。根据提取的散射中心的数据确定幅度映射参数和位置映射参数并存储，然后将目标b的散射中心数据及存储的幅度映射参数和位置映射参数代入到散射特征变换关系式，依据此变换关系式将目标b反演目标a，得到结果如图4所示。

从图4可以看出，由所建立的两个目标之间的变换方法得到的散射特征与目标的原始散射特征非常吻合，证明了该方法的正确性。根据散射中心理论，目标总的电磁散射可以认为是由某些局部位置上电磁散射的相干合成，主要贡献来自于强散射源，该散射特征变换关系式是强散射源的叠加，故可以体现目标的散射特征。另外，从散射特征变换关系式可以看出，与常规的电磁计算相比，该方法的计算量少，可以快速得到目标的散射特征，并且从仿真中可以看出，该方法仅需存储目标b的5个散射中心的数据和幅度映射参数及位置映射参数，而原来则需要存储全部的散射场数据，这大大降低了存储量。

Claims (1)

1.一种相似目标的散射特征变换方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：通过对相似目标a和目标b进行雷达成像和散射中心提取，获取目标a和目标b的强散射点数据，包括位置、幅度和相位信息；

步骤2：根据目标a、目标b的各个散射中心幅度之间的变换关系，得到幅度映射参数(a_An,b_θn)：

其中，A_1n、A_2n分别为目标a、目标b第n个散射中心的复幅度，θ_1n、θ_2n分别为目标a、目标b第n个散射中心的复幅度的相位；

根据目标a、目标b各个散射中心位置之间的平移变换关系，得到位置映射参数(b_xn,b_yn)；

其中，(x_1n，y_1n)为目标a第n个散射中心的位置，(x_2n，y_2n)为目标b第n个散射中心的位置；

存储目标b的散射场数据和幅度映射参数(a_An,b_θn)、位置映射参数(b_xn,b_yn)；

步骤3：将目标b的散射场数据和幅度映射参数(a_An,b_θn)、位置映射参数(b_xn,b_yn)代入散射特征变换关系式反演到目标a的散射特征：

其中：是目标a的总散射场，是目标b的第n个散射中心的散射场，是传播方向与x坐标轴的夹角，N为散射中心的总数量。