基于大面元模型的引信多普勒频率获取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及引信全数字仿真、引信半实物仿真技术、引信近场目标特性研究技术 领域，特别涉及一种基于大面元模型的引信多普勒频率获取方法。
【背景技术】
[0002] 以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有 技术。
[0003] 现代防空导弹近炸引信广泛采用多普勒体制，该体制引信可获得运动目标的多普 勒频率信号，按其频率或幅度来选择目标的特征以确定最理想的启动区。而防空导弹武器 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，需要获得其与目标中心位置相对应的理想的多普勒频率随目标位置变化曲线。 [0004]目前国内外计算弹目交会过程中引信多普勒频率的方法包括基于的目标多点散 射模型和面元近场散射模型进行计算。目标多点散射模型的散射点就是目标的多个散射中 心，其位置和强度要根据实验测试数据统计得出，所以对于不同目标都要进行大量的实验 测试，耗费大量人力、物力。采用目标多点散射模型计算时，认为每个散射中心的位置、散射 强度不变，然而在弹目交会状态下，入射场为非平面波，散射场是目标与探测天线相互耦合 而形成，目标相对于探测器天线短时间内高速运动，一般情况下，目标处于局部照射，目标 散射中心的位置和强度都会变化，所以采用这些方法计算精度往往达不到要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种基于大面元模型的引信多普勒频率获取方法，能够快 速获取任意弹目交会状态下的多普勒频率和回波功率，结果稳定性好，此外，根据本发明的 方法简单高效，通用性好。
[0006] 根据本发明的基于大面元模型的引信多普勒频率获取方法，包括：
[0007] S1、根据发射天线发射的电磁波波长，将目标散射单元的表面划分成面元；
[0008] S2、获取目标散射单元表面每个面元反射的信号的多普勒频率和回波功率，基于 所述多普勒频率和所述回波功率确定面元的多普勒频谱；
[0009] S3、依据预设的功率阈值和所述多普勒频谱，将所述多普勒频谱中大于所述功率 阈值的区域所对应的多普勒频率范围作为引信接收机的引信多普勒频率。
[0010] 优选地，步骤S1中，按照1/5~1/3个所述电磁波波长，将目标散射单元的表面划 分成面元。
[0011] 优选地，所述面元为三角面元。
[0012] 优选地，目标散射单元表面第m个面元反射的信号的多普勒频率满足如下关系：
[0014] 式中，t为弹目相对速度；也为从天线的相位中心引向散射单元中心的单位矢量； fc为发射信号载频频率；C为自由空间光速。
[0015] 优选地，获取目标散射单元表面每个面元反射的信号的回波功率包括：针对任意 一个面元：
[0016] 获取接收天线接收到的所述面元的散射场；
[0017] 基于所述散射场确定所述面元在天线负载中产生的电压，并通过Fourie逆变换 获取接收天线的时域接收电压；
[0018] 依据所述接收电压和接收天线的阻抗，确定所述面元反射的信号的回波功率。
[0019] 优选地，接收天线接收到的第m个面元的散射场E"为：
[0021] 式中，Pi为发射天线发射的电磁波功率；Di为发射天线的增益；Ui(fn)为入射脉冲 信号的幅度；Z。为空气的电磁波阻抗，且2。=120JIΩ ;Rini为第m个面元中心到发射天线相 位中心的距离；Rsni为第m个面元中心到接收天线相位中心的距离；fini为发射天线在第m个 面元处的天线方向性函数；Ps"为第m个面元的反射系数；Φ为散射场的相位特性；j为虚 数单位。
[0022] 优选地，第m个面元在天线负载中产生的电压lUfn)为：
[0024] 式中，Za为天线阻抗；Ds为接收天线的增益；fsni为接收天线在第m个面元处的天 线方向性函数。
[0025] 优选地，接收天线接收的第m个面元产生的时域接收电压化为：
[0027] 式中，N为时域脉冲信号的采样点数，η为时域脉冲信号的采样点序号。
[0028] 优选地，第m个面元反射的信号的回波功率匕为：
[0030] 根据本发明的基于大面元模型的引信多普勒频率获取方法，包括：根据发射天线 发射的电磁波波长，将目标散射单元的表面划分成面元；获取目标散射单元表面每个面元 反射的信号的多普勒频率和回波功率，基于所述多普勒频率和所述回波功率确定面元的多 普勒频谱；依据预设的功率阈值和所述多普勒频谱，将所述多普勒频谱中大于所述功率阈 值的区域所对应的多普勒频率范围作为引信接收机的引信多普勒频率。本发明通过根据发 射天线发射的电磁波波长将目标散射单元的表面划分成面元，能够放宽物理光学计算条件 下对目标散射单元表面的划分限制，提高根据本发明的引信多普勒频率获取方法的通用性 和结果稳定性；通过将目标散射单元的表面划分成一系列的面元，从而不必经过大量滑轨 试验确定散射中心的位置和强度，省时省力，简单高效。
【附图说明】
[0031]通过以下参照附图而提供的【具体实施方式】部分，本发明的特征和优点将变得更加 容易理解，在附图中：
[0032]图1是根据本发明的基于大面元模型的引信多普勒频率获取方法的流程图；
[0033]图2示出了根据本发明一个实施例得到的某飞机目标的多普勒频谱。
【具体实施方式】
[0034]下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描 述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
[0035]图1示出了根据本发明的基于大面元模型的引信多普勒频率获取方法的流程图。 现有技术中在物理光学计算条件下获取引信多普勒频率时，由于该方法对目标散射单元的 划分有一定的限制，使得其适用范围广较小，通用性不好。为了放宽物理光学计算条件下对 目标散射单元表面的划分限制，本发明步骤S1中，首先根据发射天线发射的电磁波波长， 将目标散射单元的表面划分成面元。
[0036]在划分面元时，可以根据目标散射中心表面的几何结构特征以及计算环境和要求 进行确定。若面元过大时，根据该划分方式获取的引信多普勒频率的准确性和精确性较差， 且不同条件下获得的引信多普勒频率之间的稳定性也不好；若面元过小，则不仅会增加获 取引信多普勒频率的繁琐性，还会使得获得的引信多普勒频率和回波功率较小，当获得的 每个面元的回波功率均小于预设的功率阈值时，则无法启动无线电引信系统。本发明按照 发射天线发射的电磁波波长划分目标散射单元的表面，一方面能够放宽物理光学计算条件 下对目标散射单元表面的划分限制，使得在其他条件相同的条件下在此区域内划分计算得 到的多普勒频谱带宽范围和幅度高度一致，提高根据本发明的引信多普勒频率获取方法的 结果稳定性；另一方面能够省去现有技术中经过大量滑轨试验确定散射中心的位置和强度 的步骤，省时省力，简单高效；此外，还能够