CN114814772A - 一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标rcs计算方法 - Google Patents

一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标rcs计算方法 Download PDF

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CN114814772A CN202210501566.7A CN202210501566A CN114814772A CN 114814772 A CN114814772 A CN 114814772A CN 202210501566 A CN202210501566 A CN 202210501566A CN 114814772 A CN114814772 A CN 114814772A
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Abstract

本发明公开了一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，包括以下步骤：S1.配置集群目标场景信息；S2.依次获取集群内各单目标的极化散射系数和第n阶远区散射场；S3.计算集群第n阶远区散射场，判断是否小于预先设定的阈值：若是，将当前的n记为N，进入步骤S5；若否，进入步骤S4；S4.对所述集群目标中的每一个目标计算第n+1阶入射场；然后对n进行更新后返回步骤S2；S5.对集群目标的远区散射场的1～N阶远区散射场按照极化方向进行叠加，得到所述集群目标的远区散射总场Es；S6.根据雷达散射截面的定义式，计算多目标场景的雷达散射截面σ。本发明有效提高了计算速度和效率，并能实时地给出预测结果，同时还能够给出目标间散射场的耦合过程。

Description

一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法
技术领域
本发明涉及RCS计算，特别是涉及一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法。
背景技术
电磁学领域中的电大集群目标雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)计算方法具有着非常广泛的应用，但是，就目前而言传统的计算电磁学方法还存在着一些不足：
(1)传统的计算电磁学方法计算速度慢、效率低，不能近实时地给出预测结果；
(2)传统的计算电磁学方法只能给出最终结果，不能给出目标间散射场的耦合过程；
(3)传统的计算电磁学方法基于模型，无法脱离模型进行计算。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，有效提高了计算速度和效率，并能实时地给出预测结果，同时还能够给出目标间散射场的耦合过程。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，包括以下步骤：
S1.配置集群目标场景信息：
集群中包含多个单目标，集群目标场景信息包括：集群中的各单目标信息、全局坐标系初始入射场和全局坐标系远区散射场的散射角；
所述集群中各单目标信息包括：单目标的全向极化散射矩阵数据库、等效原点坐标
Figure BDA0003634646420000011
本地坐标系
Figure BDA0003634646420000012
朝向，其中，单目标在集群中的本地坐标系的基矢方向与单目标全向极化散射矩阵数据库中的坐标系基矢方向相同；所述单目标全向极化散射矩阵数据库包括：四维空间中，按照设定间隔进行等间隔采样获得的所有网格节点上的该单目标的极化散射矩阵；每个极化散射矩阵都包含四个元素，分别是垂直收-垂直发的极化散射系数Sθθ、垂直收-水平发的极化散射系数
Figure BDA0003634646420000013
水平收-垂直发的极化散射系数
Figure BDA0003634646420000014
和水平收-水平发的极化散射系数
Figure BDA0003634646420000015
所述四维空间是指入射场波矢在极角∈[0°，90°]、方位角∈[0°，360°]，散射场波矢在极角∈[0°，90°]、方位角∈[0°，360°]时形成的四维空间；
所述初始入射场是一个矢量，包含场强和全局坐标系下的入射角；
初始化n＝1，将n＝1时各个单目标的n阶入射场均设置为初始入射场；
S2.依次获取集群内各单目标的极化散射系数和第n阶远区散射场；
S3.对所述集群目标中所有目标的远区散射场按照极化方向进行叠加，得到所述集群的第n阶远区散射场，判断集群的第n阶远区散射场是否小于预先设定的阈值：
若是，将当前的n记为N，进入步骤S5；
若否，进入步骤S4；
S4.对所述集群目标中的每一个目标，计算除该目标外的所有其他目标的第n阶远区散射场的和，将此散射场的和定义为该目标的第n+1阶入射场；然后对n进行更新：n＝n+1，即更新后的n等于更新前的n加1，返回步骤S2；
S5.对所述集群目标的1~N阶远区散射场按照全局坐标系下的极化方向进行叠加，得到所述观测方向上的集群目标的远区散射总场；
S6.根据雷达散射截面的定义式，计算多目标场景的雷达散射截面σ。
进一步地，所述步骤S2包括：
S201.将当前的入射场波矢在全局坐标系
Figure BDA0003634646420000021
的入射角(Θix，Φix)转换为在目标本地坐标系
Figure BDA0003634646420000022
的入射角
Figure BDA0003634646420000023
入射角(Θix，Φix)中，Θix和Φix分别表示入射场波矢在全局坐标系中的极角和方位角；入射角
Figure BDA0003634646420000024
中θix、
Figure BDA0003634646420000025
分别表示入射场波矢在目标本地坐标系中的极角和方位角；
同时，将全局坐标系
Figure BDA0003634646420000026
远区散射场的散射角(Θsx，Φsx)转换为在目标本地坐标系
Figure BDA0003634646420000027
的散射角
Figure BDA0003634646420000028
散射角(Θsx，Φsx)中，Θsx和Φsx分别表示散射场波矢在全局坐标系中的极角和方位角；散射角
Figure BDA0003634646420000029
中θsx、
Figure BDA00036346464200000210
分别表示散射场波矢在目标本地坐标系中的极角和方位角；
S202.基于各单目标的全向极化散射矩阵数据库，通过直接调用的方式，以S201矢量变换得到的局部坐标系入射角
Figure BDA00036346464200000211
和远场观测角
Figure BDA00036346464200000212
为索引，得到所述集群目标中任一单目标在当前入射和散射方向上的极化散射系数
Figure BDA00036346464200000213
S203.通过极化散射系数和给定入射场，得到所述集群目标中任一单目标的远区散射场。
所述步骤S201中，当前的入射场波矢
Figure BDA00036346464200000214
在全局坐标系
Figure BDA00036346464200000215
的入射角(Θix，Φix)与在目标本地坐标系
Figure BDA00036346464200000216
的极角和方位角
Figure BDA00036346464200000217
的转换方式如下：
目标本地坐标系方向基矢
Figure BDA00036346464200000218
与全局坐标系方向基矢
Figure BDA00036346464200000219
之间满足以下关系：
Figure BDA00036346464200000220
入射场波矢
Figure BDA00036346464200000221
在集群全局坐标系下表示为：
Figure BDA0003634646420000031
入射场波矢
Figure BDA0003634646420000032
在目标本地坐标系下表示为：
Figure BDA0003634646420000033
将集群全局坐标系入射角(Θix，Φix)转换为目标本地坐标系入射角
Figure BDA0003634646420000034
的公式为：
θix＝arccos[kiw]
Figure BDA0003634646420000035
其中，
Figure BDA0003634646420000036
同理，当前的散射场波矢
Figure BDA0003634646420000037
在全局坐标系
Figure BDA0003634646420000038
的散射角(Θsx，Φsx)与目标本地坐标系
Figure BDA0003634646420000039
的散射角
Figure BDA00036346464200000310
的转换方式如下：
目标本地坐标系方向基矢
Figure BDA00036346464200000311
与全局坐标系方向基矢
Figure BDA00036346464200000312
之间满足以下关系：
Figure BDA00036346464200000313
散射场波矢
Figure BDA00036346464200000314
在集群全局坐标系下表示为：
Figure BDA00036346464200000315
散射场波矢
Figure BDA00036346464200000316
在目标本地坐标系下表示为：
Figure BDA00036346464200000317
将集群全局坐标系散射角(Θsx，Φsx)转换为目标本地坐标系散射角
Figure BDA00036346464200000318
的公式为：
θsx＝arccos[ksw]
Figure BDA00036346464200000319
其中，
Figure BDA00036346464200000320
所述步骤S202包括：
根据入射角和远场观测角得到索引
Figure BDA00036346464200000321
直接调用数据库中的极化散射系数；调用流程为：
A1：计算数据库中与当前索引最接近的采样点
Figure BDA0003634646420000041
公式为：
θs＝round(θsx/Δθs)*Δθs
Figure BDA0003634646420000042
θi＝round(θix/Δθi)*Δθi
Figure BDA0003634646420000043
其中，单目标全向极化散射矩阵数据库的散射场波矢对极角的采样间隔为Δθs、对方位角的采样间隔为
Figure BDA0003634646420000044
入射场波矢对极角的采样间隔为Δθi、对方位角的采样间隔为
Figure BDA0003634646420000045
round(x)为向x最近整数取整的函数，即x四舍五入得到的整数；
A2：在单目标全向极化散射矩阵数据库中，在网格节点
Figure BDA0003634646420000046
上的单目标的极化散射矩阵中的极化散射系数即为根据索引
Figure BDA0003634646420000047
直接调用数据库得到的当前入射、散射方向上的极化散射系数
Figure BDA0003634646420000048
所述步骤S203中，由极化散射系数和给定入射场计算任一目标的远区散射场的公式如下：
Figure BDA0003634646420000049
Figure BDA00036346464200000410
Figure BDA00036346464200000411
其中，
Figure BDA00036346464200000412
为单目标的远区散射场矢量，
Figure BDA00036346464200000413
和
Figure BDA00036346464200000414
分别为全局坐标系中的散射场场强垂直极化分量和水平极化分量，
Figure BDA00036346464200000415
和
Figure BDA00036346464200000416
分别为全局坐标系中的散射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢，
Figure BDA00036346464200000417
和
Figure BDA00036346464200000418
分别为目标本地坐标系中的散射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢；
Figure BDA00036346464200000419
为入射场矢量，
Figure BDA00036346464200000420
和
Figure BDA00036346464200000421
分别为目标本地坐标系中的入射场场强垂直极化分量和水平极化分量，
Figure BDA00036346464200000422
和
Figure BDA00036346464200000423
分别为目标本地坐标系中的入射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢；
Figure BDA00036346464200000424
和
Figure BDA00036346464200000425
分别为全局坐标系中的入射场和散射场波矢，
Figure BDA00036346464200000426
为全局坐标系中的目标等效原点坐标，
Figure BDA00036346464200000427
为全局坐标系中的空间任意点。
进一步地，所述步骤S3和步骤S5中，远区散射场在全局坐标系下按照极化类型进行分类叠加，公式如下：
Figure BDA00036346464200000428
其中，t为集群中的目标编号，
Figure BDA00036346464200000429
和
Figure BDA00036346464200000430
分别为全局坐标系中的场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢，
Figure BDA0003634646420000051
和
Figure BDA0003634646420000052
分别为编号为t的目标的散射场在全局坐标系中的
Figure BDA0003634646420000053
分量场强和
Figure BDA0003634646420000054
分量场强。当计算集群的第n阶远区散射场时，T＝集群中的目标数量；当计算单目标的第n+1阶入射场时，T＝集群中的目标数量-1。
进一步地，所述步骤S6中，雷达散射截面的定义如下：
Figure BDA0003634646420000055
其中，r为观测点至目标的距离，Es为指定观测方向上的集群目标的远区散射总场，Ei为集群目标初始入射场。
本发明的有益效果是：本发明有效提高了计算速度和效率，并能实时地给出预测结果，同时还能够给出目标间散射场的耦合过程，并且能够脱离模型进行计算。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为全局坐标系和本地坐标系下的角度示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，包括以下步骤：
S1.配置集群目标场景信息：
集群中包含多个单目标，集群目标场景信息包括：集群中的各单目标信息、全局坐标系初始入射场和全局坐标系远区散射场的散射角；
所述集群中各单目标信息包括：单目标的全向极化散射矩阵数据库、等效原点坐标
Figure BDA0003634646420000056
本地坐标系
Figure BDA0003634646420000057
朝向，其中，单目标在集群中的本地坐标系的基矢方向与单目标全向极化散射矩阵数据库中的坐标系基矢方向相同；所述单目标全向极化散射矩阵数据库包括：四维空间中，按照设定间隔进行等间隔采样获得的所有网格节点上的该单目标的极化散射矩阵；每个极化散射矩阵都包含四个元素，分别是垂直收-垂直发的极化散射系数Sθθ、垂直收-水平发的极化散射系数
Figure BDA0003634646420000058
水平收-垂直发的极化散射系数
Figure BDA0003634646420000059
和水平收-水平发的极化散射系数
Figure BDA00036346464200000510
所述四维空间是指入射场波矢在极角∈[0°，90°]、方位角∈[0°，360°]，散射场波矢在极角∈[0°，90°]、方位角∈[0°，360°]时形成的四维空间；
所述初始入射场是一个矢量，包含场强和全局坐标系下的入射角；
初始化n＝1，将n＝1时各个单目标的n阶入射场均设置为初始入射场；
S2.依次获取集群内各单目标的极化散射系数和第n阶远区散射场；
S3.对所述集群目标中所有目标的远区散射场按照极化方向进行叠加，得到所述集群的第n阶远区散射场，判断集群的第n阶远区散射场是否小于预先设定的阈值：
若是，将当前的n记为N，进入步骤S5；
若否，进入步骤S4；
S4.对所述集群目标中的每一个目标，计算除该目标外的所有其他目标的第n阶远区散射场的和，将此散射场的和定义为该目标的第n+1阶入射场；然后对n进行更新：n＝n+1，即更新后的n等于更新前的n加1，返回步骤S2；
S5.对所述集群目标的1~N阶远区散射场按照全局坐标系下的极化方向进行叠加，得到所述观测方向上的集群目标的远区散射总场；
S6.根据雷达散射截面的定义式，计算多目标场景的雷达散射截面σ。
进一步地，所述步骤S2包括：
S201.将当前的入射场波矢在全局坐标系
Figure BDA0003634646420000061
的入射角(Θix，Φix)转换为在目标本地坐标系
Figure BDA0003634646420000062
的入射角
Figure BDA0003634646420000063
入射角(Θix，Φix)中，Θix和Φix分别表示入射场波矢在全局坐标系中的极角和方位角；入射角
Figure BDA0003634646420000064
中θix、
Figure BDA0003634646420000065
分别表示入射场波矢在目标本地坐标系中的极角和方位角；
同时，将全局坐标系
Figure BDA0003634646420000066
远区散射场的散射角(Θsx，Φsx)转换为在目标本地坐标系
Figure BDA0003634646420000067
的散射角
Figure BDA0003634646420000068
散射角(Θsx，Φsx)中，Θsx和Φsx分别表示散射场波矢在全局坐标系中的极角和方位角；散射角
Figure BDA0003634646420000069
中θsx、
Figure BDA00036346464200000610
分别表示散射场波矢在目标本地坐标系中的极角和方位角；
S202.基于各单目标的全向极化散射矩阵数据库，通过直接调用的方式，以S201矢量变换得到的局部坐标系入射角
Figure BDA00036346464200000611
和远场观测角
Figure BDA00036346464200000612
为索引，得到所述集群目标中任一单目标在当前入射和散射方向上的极化散射系数
Figure BDA00036346464200000613
S203.通过极化散射系数和给定入射场，得到所述集群目标中任一单目标的远区散射场。
如图2所示，所述步骤S201中，当前的入射场波矢
Figure BDA00036346464200000614
在全局坐标系
Figure BDA00036346464200000615
的入射角(Θix，Φix)与在目标本地坐标系
Figure BDA00036346464200000616
的极角和方位角
Figure BDA00036346464200000617
的转换方式如下：
目标本地坐标系方向基矢
Figure BDA00036346464200000618
与全局坐标系方向基矢
Figure BDA00036346464200000619
之间满足以下关系：
Figure BDA0003634646420000071
入射场波矢
Figure BDA0003634646420000072
在集群全局坐标系下表示为：
Figure BDA0003634646420000073
入射场波矢
Figure BDA0003634646420000074
在目标本地坐标系下表示为：
Figure BDA0003634646420000075
将集群全局坐标系入射角(Θix，Φix)转换为目标本地坐标系入射角
Figure BDA0003634646420000076
的公式为：
θix＝arccos[kiw]
Figure BDA0003634646420000077
其中，
Figure BDA0003634646420000078
同理，当前的散射场波矢
Figure BDA0003634646420000079
在全局坐标系
Figure BDA00036346464200000710
的散射角(Θsx，Φsx)与目标本地坐标系
Figure BDA00036346464200000711
的散射角
Figure BDA00036346464200000712
的转换方式如下：
目标本地坐标系方向基矢
Figure BDA00036346464200000713
与全局坐标系方向基矢
Figure BDA00036346464200000714
之间满足以下关系：
Figure BDA00036346464200000715
散射场波矢
Figure BDA00036346464200000716
在集群全局坐标系下表示为：
Figure BDA00036346464200000717
散射场波矢
Figure BDA00036346464200000718
在目标本地坐标系下表示为：
Figure BDA00036346464200000719
将集群全局坐标系散射角(Θsx，Φsx)转换为目标本地坐标系散射角
Figure BDA00036346464200000720
的公式为：
θsx＝arccos[ksw]
Figure BDA00036346464200000721
其中，
Figure BDA00036346464200000722
所述步骤S202包括：
根据入射角和远场观测角得到索引
Figure BDA0003634646420000081
直接调用数据库中的极化散射系数；调用流程为：
A1：计算数据库中与当前索引最接近的采样点
Figure BDA0003634646420000082
公式为：
θs＝round(θsx/Δθs)*Δθs
Figure BDA0003634646420000083
θi＝round(θix/Δθi)*Δθi
Figure BDA0003634646420000084
其中，单目标全向极化散射矩阵数据库的散射场波矢对极角的采样间隔为Δθs、对方位角的采样间隔为
Figure BDA0003634646420000085
入射场波矢对极角的采样间隔为Δθi、对方位角的采样间隔为
Figure BDA0003634646420000086
round(x)为向x最近整数取整的函数，即x四舍五入得到的整数；
A2：在单目标全向极化散射矩阵数据库中，在网格节点
Figure BDA0003634646420000087
上的单目标的极化散射矩阵中的极化散射系数即为根据索引
Figure BDA0003634646420000088
直接调用数据库得到的当前入射、散射方向上的极化散射系数
Figure BDA0003634646420000089
所述步骤S203中，由极化散射系数和给定入射场计算任一目标的远区散射场的公式如下：
Figure BDA00036346464200000810
Figure BDA00036346464200000811
Figure BDA00036346464200000812
其中，
Figure BDA00036346464200000813
为单目标的远区散射场矢量，
Figure BDA00036346464200000814
和
Figure BDA00036346464200000815
分别为全局坐标系中的散射场场强垂直极化分量和水平极化分量，
Figure BDA00036346464200000816
和
Figure BDA00036346464200000817
分别为全局坐标系中的散射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢，
Figure BDA00036346464200000818
和
Figure BDA00036346464200000819
分别为目标本地坐标系中的散射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢；
Figure BDA00036346464200000820
为入射场矢量，
Figure BDA00036346464200000821
和
Figure BDA00036346464200000822
分别为目标本地坐标系中的入射场场强垂直极化分量和水平极化分量，
Figure BDA00036346464200000823
和
Figure BDA00036346464200000824
分别为目标本地坐标系中的入射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢；
Figure BDA00036346464200000825
和
Figure BDA00036346464200000826
分别为全局坐标系中的入射场和散射场波矢，
Figure BDA00036346464200000827
为全局坐标系中的目标等效原点坐标，
Figure BDA00036346464200000828
为全局坐标系中的空间任意点。
进一步地，所述步骤S3和步骤S5中，远区散射场在全局坐标系下按照极化类型进行分类叠加，公式如下：
Figure BDA0003634646420000091
其中，t为集群中的目标编号，
Figure BDA0003634646420000092
和
Figure BDA0003634646420000093
分别为全局坐标系中的场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢，
Figure BDA0003634646420000094
和
Figure BDA0003634646420000095
分别为编号为t的目标的散射场在全局坐标系中的
Figure BDA0003634646420000096
分量场强和
Figure BDA0003634646420000097
分量场强。当计算集群的第n阶远区散射场时，T＝集群中的目标数量；当计算单目标的第n+1阶入射场时，T＝集群中的目标数量-1。
进一步地，所述步骤S6中，雷达散射截面的定义如下：
Figure BDA0003634646420000098
其中，r为观测点至目标的距离，Es为指定观测方向上的集群目标的远区散射总场，Ei为集群目标初始入射场。
综上，本发明有效提高了计算速度和效率，并能实时地给出预测结果；同时本发明还能够给出目标间散射场的耦合过程；并且能够脱离模型进行计算，克服了传统的计算电磁学方法基于模型，无法脱离模型进行计算的问题。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.配置集群目标场景信息：
集群中包含多个单目标，集群目标场景信息包括：集群中的各单目标信息、全局坐标系初始入射场和全局坐标系远区散射场的散射角；
所述集群中各单目标信息包括：单目标的全向极化散射矩阵数据库、等效原点坐标
Figure FDA0003634646410000011
本地坐标系
Figure FDA0003634646410000012
朝向，其中，单目标在集群中的本地坐标系的基矢方向与单目标全向极化散射矩阵数据库中的坐标系基矢方向相同；所述单目标全向极化散射矩阵数据库包括：四维空间中，按照设定间隔进行等间隔采样获得的所有网格节点上的该单目标的极化散射矩阵；每个极化散射矩阵都包含四个元素，分别是垂直收-垂直发的极化散射系数Sθθ、垂直收-水平发的极化散射系数
Figure FDA0003634646410000013
水平收-垂直发的极化散射系数
Figure FDA0003634646410000014
和水平收-水平发的极化散射系数
Figure FDA0003634646410000015
所述四维空间是指入射场波矢在极角∈[0°,90°]、方位角∈[0°,360°]，散射场波矢在极角∈[0°,90°]、方位角∈[0°,360°]时形成的四维空间；
所述初始入射场是一个矢量，包含场强和全局坐标系下的入射角；
初始化n＝1，将n＝1时各个单目标的n阶入射场均设置为初始入射场；
S2.依次获取集群内各单目标的极化散射系数和第n阶远区散射场；
S3.对所述集群目标中所有目标的远区散射场按照极化方向进行叠加，得到所述集群的第n阶远区散射场，判断集群的第n阶远区散射场是否小于预先设定的阈值：
若是，将当前的n记为N，进入步骤S5；
若否，进入步骤S4；
S4.对所述集群目标中的每一个目标，计算除该目标外的所有其他目标的第n阶远区散射场的和，将此散射场的和定义为该目标的第n+1阶入射场；然后对n进行更新：n＝n+1，即更新后的n等于更新前的n加1，返回步骤S2；
S5.对所述集群目标的1～N阶远区散射场按照全局坐标系下的极化方向进行叠加，得到所述观测方向上的集群目标的远区散射总场；
S6.根据雷达散射截面的定义式，计算多目标场景的雷达散射截面σ。
2.根据权利要求1所述的一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，其特征在于：所述步骤S2包括：
S201.将当前的入射场波矢在全局坐标系
Figure FDA0003634646410000016
的入射角(Θix,Φix)转换为在目标本地坐标系
Figure FDA0003634646410000017
的入射角
Figure FDA0003634646410000018
入射角(Θix,Φix)中，Θix和Φix分别表示入射场波矢在全局坐标系中的极角和方位角；入射角
Figure FDA0003634646410000021
中θix、
Figure FDA0003634646410000022
分别表示入射场波矢在目标本地坐标系中的极角和方位角；
同时，将全局坐标系
Figure FDA0003634646410000023
远区散射场的散射角(Θsx,Φsx)转换为在目标本地坐标系
Figure FDA0003634646410000024
的散射角
Figure FDA0003634646410000025
散射角(Θsx,Φsx)中，Θsx和Φsx分别表示散射场波矢在全局坐标系中的极角和方位角；散射角
Figure FDA0003634646410000026
中θsx、
Figure FDA0003634646410000027
分别表示散射场波矢在目标本地坐标系中的极角和方位角；
S202.基于各单目标的全向极化散射矩阵数据库，通过直接调用的方式，以S201矢量变换得到的局部坐标系入射角
Figure FDA0003634646410000028
和远场观测角
Figure FDA0003634646410000029
为索引，得到所述集群目标中任一单目标在当前入射和散射方向上的极化散射系数
Figure FDA00036346464100000210
S203.通过极化散射系数和给定入射场，得到所述集群目标中任一单目标的远区散射场。
3.根据权利要求2所述的一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，其特征在于：所述步骤S201中，当前的入射场波矢
Figure FDA00036346464100000211
在全局坐标系
Figure FDA00036346464100000212
的入射角(Θix,Φix)与在目标本地坐标系
Figure FDA00036346464100000213
的极角和方位角
Figure FDA00036346464100000214
的转换方式如下：
目标本地坐标系方向基矢
Figure FDA00036346464100000215
与全局坐标系方向基矢
Figure FDA00036346464100000216
之间满足以下关系：
Figure FDA00036346464100000217
入射场波矢
Figure FDA00036346464100000218
在集群全局坐标系下表示为：
Figure FDA00036346464100000219
入射场波矢
Figure FDA00036346464100000220
在目标本地坐标系下表示为：
Figure FDA00036346464100000221
将集群全局坐标系入射角(Θix,Φix)转换为目标本地坐标系入射角
Figure FDA00036346464100000222
的公式为：
θix＝arccos[kiw]
Figure FDA00036346464100000223
其中，
Figure FDA00036346464100000224
同理，当前的散射场波矢
Figure FDA00036346464100000225
在全局坐标系
Figure FDA00036346464100000226
的散射角(Θsx,Φsx)与目标本地坐标系
Figure FDA0003634646410000031
的散射角
Figure FDA0003634646410000032
的转换方式如下：
目标本地坐标系方向基矢
Figure FDA0003634646410000033
与全局坐标系方向基矢
Figure FDA0003634646410000034
之间满足以下关系：
Figure FDA0003634646410000035
散射场波矢
Figure FDA0003634646410000036
在集群全局坐标系下表示为：
Figure FDA0003634646410000037
散射场波矢
Figure FDA0003634646410000038
在目标本地坐标系下表示为：
Figure FDA0003634646410000039
将集群全局坐标系散射角(Θsx,Φsx)转换为目标本地坐标系散射角
Figure FDA00036346464100000310
的公式为：
θsx＝arccos[ksw]
Figure FDA00036346464100000311
其中，
Figure FDA00036346464100000312
4.根据权利要求3所述的一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，其特征在于：所述步骤S202包括：
根据入射角和远场观测角得到索引
Figure FDA00036346464100000313
直接调用数据库中的极化散射系数；调用流程为：
A1：计算数据库中与当前索引最接近的采样点
Figure FDA00036346464100000314
公式为：
θs＝round(θsx/Δθs)*Δθs
Figure FDA00036346464100000315
θi＝round(θix/Δθi)*Δθi
Figure FDA00036346464100000316
其中，单目标全向极化散射矩阵数据库的散射场波矢对极角的采样间隔为Δθs、对方位角的采样间隔为
Figure FDA00036346464100000317
入射场波矢对极角的采样间隔为Δθi、对方位角的采样间隔为
Figure FDA00036346464100000318
round(x)为向x最近整数取整的函数，即x四舍五入得到的整数；
A2：在单目标全向极化散射矩阵数据库中，在网格节点
Figure FDA00036346464100000319
上的单目标的极化散射矩阵中的极化散射系数即为根据索引
Figure FDA00036346464100000320
直接调用数据库得到的当前入射、散射方向上的极化散射系数
Figure FDA00036346464100000321
5.根据权利要求2所述的一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，其特征在于：所述步骤S203中，由极化散射系数和给定入射场计算任一目标的远区散射场的公式如下：
Figure FDA0003634646410000041
Figure FDA0003634646410000042
Figure FDA0003634646410000043
其中，
Figure FDA0003634646410000044
为单目标的远区散射场矢量，
Figure FDA0003634646410000045
和
Figure FDA0003634646410000046
分别为全局坐标系中的散射场场强垂直极化分量和水平极化分量，
Figure FDA0003634646410000047
和
Figure FDA0003634646410000048
分别为全局坐标系中的散射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢，
Figure FDA0003634646410000049
和
Figure FDA00036346464100000410
分别为目标本地坐标系中的散射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢；
Figure FDA00036346464100000411
为入射场矢量，
Figure FDA00036346464100000412
和
Figure FDA00036346464100000413
分别为目标本地坐标系中的入射场场强垂直极化分量和水平极化分量，
Figure FDA00036346464100000414
和
Figure FDA00036346464100000415
分别为目标本地坐标系中的入射场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢；
Figure FDA00036346464100000416
和
Figure FDA00036346464100000417
分别为全局坐标系中的入射场和散射场波矢，
Figure FDA00036346464100000418
为全局坐标系中的目标等效原点坐标，
Figure FDA00036346464100000419
为全局坐标系中的空间任意点。
6.根据权利要求1所述的一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，其特征在于：所述步骤S3和步骤S5中，远区散射场在全局坐标系下按照极化类型进行分类叠加，公式如下：
Figure FDA00036346464100000420
其中，t为集群中的目标编号，
Figure FDA00036346464100000421
和
Figure FDA00036346464100000422
分别为全局坐标系中的场垂直极化方向基矢和水平极化方向基矢，
Figure FDA00036346464100000423
和
Figure FDA00036346464100000424
分别为编号为t的目标的散射场在全局坐标系中的
Figure FDA00036346464100000425
分量场强和
Figure FDA00036346464100000426
分量场强。当计算集群的第n阶远区散射场时，T＝集群中的目标数量；当计算单目标的第n+1阶入射场时，T＝集群中的目标数量-1。
7.根据权利要求1所述的一种基于单目标极化散射矩阵的电大集群目标RCS计算方法，其特征在于：所述步骤S6中，雷达散射截面σ的定义如下：
Figure FDA00036346464100000427
其中，r为观测点至目标的距离，Es为指定观测方向上的集群目标的远区散射总场，Ei为集群目标初始入射场。
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