一种利用外推获得具有多次散射目标远场rcs的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种近场-远场雷达散射截面(RCS)外推方法，特别是针对具有多次散 射目标体的近远场变换处理方法，属于散射测量领域。
【背景技术】
[0002] 文南犬"An improved image-based circular near-field to far-field transformation,IEEE Transactions on antennas and propagation,2013,61(2),p989-993"公开了一种基于合成孔径成像的RCS(Radar Cross Section)外推技术原理，该技术是 假设目标的空间反射率分布函数不受照射条件变化的影响，是目标本身的客观特性。基于 此近似处理，外推技术可应用于近似不需要双站信息的场合，通过ISAR成像获知目标散射 率分布，从而确定目标散射，此过程使用了散射中心模型，即忽略了各散射中心的多次耦 合。文献所述方法仅根据单站近场散射数据去推算远场的单站RCS，所有的双站信息都没有 被采用，这样使得对具有多次散射目标的外推结果误差较大。在理论上，根据近远场散射之 间的链条关系，从近场信息评估远场RCS时需要完备的双站散射信息。
【发明内容】
[0003] 要解决的技术问题
[0004] 为了克服针对孤立点散射中心模型所提出的外推方法，在计算复杂耦合目标时性 能下降，带来较大误差的问题。本发明提出一种基于多次散射目标的近远场外推方法。
[0005] 技术方案
[0006] 本发明提出一种基于近场完备双站信息的近场散射外推方法。该方法首先在获取 目标全角域的近场双站散射信息后，对各角度下采集的近场散射数据进行外推处理，然后 根据互易定理，将外推后的数据等效为"远场发射、近场接收"数据。接下来对该数据再进行 一次外推，使其满足"远场发射、远场接收"的条件，最后取出对角线上的元素获得各角度的 远场RCS。
[0007] -种基于多次散射目标的近远场外推方法，其特征在于步骤如下：
[0008] 步骤1:在测量半径满足近场条件R<2D2/A的空间内，对待测目标进行散射测量得 至皖备的近场双站散射数据E NN(θtN，θrN)，ENN(θtN，θ rN)采用矩阵形式表示;其中，上标NN表示 近场发射、近场接收；9tN表示各发射角度，范围为-180°~180°，间隔为l°，t=l，2,……， 361; 0rN表示各接收角度，范围为-180°~180°，间隔为1°，r= 1，2，……，361;
[0009]步骤2:采用基于合成孔径成像的外推算法，将E_(0tN，0rN)的每一行作外推计算得 到ENF (ΘtN，0rF);其中，上标NF表示近场发射、远场接收；
[0010]步骤3:根据互易定理，将步骤2得到的外推数据ENF(0tN，0 rF)等效为E?(0rN，0tF);其 中，上标FN表示远场发射、近场接收；
[0011]步骤4:采用基于合成孔径成像的外推算法，将E?(0rN，0tF)的每一列作外推计算得 至|JEFF (0rF，ΘtF);其中，上标FF表示远场发射、远场接收；
[0012]步骤5:提取EFF(0rF，0tF)矩阵对角线数据，即为各角度下的后向单站RCS。
[0013]有益效果
[0014] 本发明提出的一种基于多次散射目标的近远场外推方法，由于采用了目标近场完 备的双站信息，考虑到散射体其它方向散射场的波谱对某个方向散射总场的贡献，提出"多 发多收"模式下的外推方法。用电磁仿真软件FEK0对二面角和腔体目标结构进行仿真，并通 过Matlab软件进行外推计算，结果表明外推远场RCS与远场RCS吻合良好，在親合区均值误 差均小于0.5dB。在工程应用中对于具有多次散射的复杂目标RCS计算具有较高的精度。
【附图说明】
[0015] 图1:本发明的处理流程图
[0016] 图2: (a)二面角的几何模型；（b)二面角的矩形直腔 [0017]图3:二面角结构外推远场RCS及远场RCS比较
[0018] 图4:矩形直腔外推远场RCS及远场RCS比较
【具体实施方式】
[0019] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0020] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种基于多次散射目标的近远场外推 方法，其特点是包括下述步骤：
[0021] 步骤1、在距离满足近场条件R<2D2/A的空间测量得到待测目标完备的近场双站 散射数据E NN( 0tN，0rN)。其中，上标NN表不"近场接收，近场发射"，θ?Ν表不各发射角度，0 rN表 示各接收角度。
[0022] 步骤2、采用基于成像的外推算法，将每一次"单发多收"得到的近场数据ENN(0tN， In)作外推处理，t = l，2,......n〇
[0023] 步骤3、将所有角度下的外推远场数据进行整理，作为-180°~180°全角域下"近场 发射、远场接收"的结果ENF(0 tN，0rF)，以矩阵形式来表示，其中每一行代表"单发多收"情况 下的外推结果。
[0024]步骤4、根据互易定理，将步骤3中的外推结果等效为"近场接收、远场发射"的数 据，记为E?(0rN，0tF)。提取出矩阵的每一列，即某一角度下的"近场接收、远场发射"的数据 E?(0rN，0tF)，t = l，2, · · ·，n，并对其进行外推处理。
[0025]步骤5、再次将所有角度下外推得到的"远场发射、远场接收"数据进行整理。从而 获得-180°~180°全角域下"远场发射、远场接收"的RCS数据EFF(0rF，0 tF)。最后，提取矩阵对 角线分布数据，即为各角度下的后向单站RCS。
[0026]实例 1:
[0027] 参照图2-a选择一个边长为0.5m的直二面角结构模型，测试频率为1.645GHz，波长 为0.1824m。根据近场测量条件R < 2D2/A = 5.5m，
为目标最大尺寸， 因此仿真时近场距离选取R = 2m。具体步骤如下：
[0028] 1)利用电磁仿真软件FEK0对直二面角模型进行建模仿真，在距离待测目标R = 2m 的方位面上进行近场双站散射数据采集。天线在某一点处进行发射，同时在距离目标R远的 圆周上间隔1°进行接收。以此类推，天线在圆周上逐点轮流进行"单发多收"采集，从而得到 完备的近场双站数据，记为ENN( 0tN，0rN)。
[0029] 2)将1)中得到的每一次"单发多收"近场数据按照公式：
[0031]进行近远场外推转换。
[0032] 3)将2)中所有角度下的外推远场数据整理，得到361X361的矩阵。
[0033] 4)提取出3)中矩阵的每一列，重复步骤2)、3)。经过两次外推处理，得到"远场发 射、远场接收"的数据，再提取出矩阵的对角线元素，最终得到二面角目标的远场RCS。
[0034] 得到的外推结果参照图3,与FEK0中采用矩量法(Μ0Μ)计算的二面角远场RCS进行 对比，可以看出，两者吻合良好，在耦合区的平均误差为〇.42dB。
[0035]实例2:
[0036] 参照图2-b选择一个长0.68m，宽0.61m，高0.44m的直腔体结构模型，测试频率为 1.5GHz，波长为0.2m。根据近场测量条件R < 2D2/A = 4.6m，其中D = 0.68m为目标最大尺寸， 仿真时近场距离选取R = 2m。按照实例1中同样的步骤进行仿真，得到的外推结果参照图4， 与腔体的远场RCS进行对比，两者重合度也很高，在耦合区的平均误差为0.38dB。验证了该 方法的有效性。
【主权项】
1. 一种基于多次散射目标的近远场外推方法，其特征在于步骤如下： 步骤1:在测量半径满足近场条件R<2D2/A的空间内，对待测目标进行散射测量得到完 备的近场双站散射数据ENN(θtN，θrN)，ENN(θ tN，θrN)采用矩阵形式表示;其中，上标NN表示近场 发射、近场接收;9tN表示各发射角度，范围为-180°~180°，间隔为l°，t = l，2,……，361;0rN 表示各接收角度，范围为-180°~180°，间隔为1°，r = l，2,……，361; 步骤2:采用基于合成孔径成像的外推算法，将E_( 0tN，0rN)的每一行作外推计算得到Enf (9tN, 9rF);其中，上标NF表不近场发射、远场接收； 步骤3:根据互易定理，将步骤2得到的外推数据ENF(0tN，0rF)等效为E?(0 rN，0tF);其中， 上标FN表示远场发射、近场接收； 步骤4:采用基于合成孔径成像的外推算法，将E?( 0rN，0tF)的每一列作外推计算得到 (9rF，0tF);其中，上标FF表不远场发射'、远场接收； 步骤5:提取EFF(0rF，0tF)矩阵对角线数据，即为各角度下的后向单站RCS。
【专利摘要】本发明提出一种基于近场完备双站信息的近场散射外推方法。该方法首先在获取目标全角域的近场双站散射信息后，对各角度下采集的近场散射数据进行外推处理，然后根据互易定理，将外推后的数据等效为“远场发射、近场接收”数据。接下来对该数据再进行一次外推，使其满足“远场发射、远场接收”的条件，最后取出对角线上的元素获得各角度的远场RCS。
【IPC分类】G01S7/41
【公开号】CN105572652
【申请号】CN201610156723
【发明人】李南京, 党娇娇, 胡楚锋, 陈卫军, 徐志浩
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月18日