一种角反射器雷达截面积的计算方法
【专利摘要】本发明提供一种角反射器雷达截面积（RCS）的计算方法，其利用几何光学GO和Gordan面元积分法进行RCS计算，首先利用几何光学GO对入射波和反射波进行射线追迹，确定每次入射场及其相对应的照明区域；然后利用Gordan面元积分法分别对每个照明区域求散射场并累加得到总RCS。本发明大大提高了角反射器CRS的计算效率，缩短了计算时间，实用性强。
【专利说明】一种角反射器雷达截面积的计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)福射标定【技术领域】，特别涉及一种角反射器雷达截面积的计算方法。
【背景技术】
[0002]合成孔径雷达(SAR)具有全天时、全天候、高分辨率、宽幅成像等优势，已经在农业、水文、地质、林业、海洋，制图测绘以及军事侦察、目标识别和信息提取等领域发挥了巨大作用。早期SAR应用主要集中在定性遥感方面，即主要依据的是SAR图像提供的位置、形状和回波强弱等信息，然而在杂波统计特性研究、土壤湿度测量、作物精确分类、海面实况调查、目标识别等方面，定性遥感应用受到了很大限制，在这些领域中，要求建立雷达图像功率与目标散射特性间的定量关系，即需要定量遥感技术。
[0003]在定量遥感中，通常需要利用SAR测量地物目标的散射特性。为此，需要对SAR进行辐射标定。辐射标定是实现SAR对地定量观测的关键技术，其测量精度直接关乎到SAR定量化应用的精度，辐射标定通常通过在辐射定标场内布设一定数量的有源和无源设备来完成。通过对测量设备的校准，可以获得测量数据和校准数据之间的量化关系，为比较和分析来自不同设备、不同时间、不同空间获取的遥感数据奠定基础。
[0004]角反射器有相对稳定的、大的雷达截面积(Radar Cross Section, RCS)并且表现出与波长和尺寸无关的3dB波束宽度，此外，其还具有结构简单、性能稳定、容易架设、成本低廉等优点。因此它成为SAR辐射标定中常用的无源定标设备。由于作为SAR辐射标定的角反射器尺寸较大，一般为电大尺寸，因此宜采用高频近似法进行RCS计算。高频近似法如:射线弹跳法(SBR)、高斯波束法(GB)和复射线法(CR)，他们分别要求的射线密度为350/ λ 2、25/ λ 2和4/ λ 2，因而其效率低下且公式繁琐。电磁计算软件FEKO的做法也是先对平板(反射面)以λ/8大小的三角面元进行剖分后应用物理光学法(PO)计算RCS，其效率也较低。
【发明内容】
[0005]针对【背景技术】存在问题，本发明提供一种角反射器雷达截面积的计算方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种角反射器雷达截面积的计算方法，利用几何光学GO和Gordan面元积分法进行RCS计算，具体包括以下步骤，
[0008]步骤1、利用几何光学GO对入射波和反射波进行射线追迹，确定每次入射场及其相对应的照明区域；
[0009]步骤2，利用Gordan面元积分法分别对每个照明区域求散射场并累加得到总RCS。
[0010]所述步骤2包括以下步骤，
[0011]步骤2.1、利用Gordan面元积分法分别计算反射器的各个反射面受直接来波的一次照射后照明区域的RCS的平方根；[0012]步骤2.2、利用Gordan面元积分法分别计算一个反射面受到其他反射面的反射波二次照射后照明区域的RCS的平方根；
[0013]步骤2.3、对于60°~90°的二面角反射器,利用Gordan面元积分法分别计算一个反射面受到其他反射面的反射波三次照射后照明区域的RCS的平方根；对于三面角反射器，分别计算一个反射面受到其他反射面的反射波三次照射后照明区域的RCS的平方根；
[0014]步骤2.4、将步骤2.1—2.3所得的RCS平方根累加后取模的平方得到反射器总的 RCS。
[0015]与现有技术相比，本发明结合几何光学(GO)和Gordan面元积分法，可快速计算角反射器的RCS，过程简单，且大大提高了角反射器CRS的计算效率，缩短了计算时间，实用性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为目标照亮区的坐标系oxyz ；
[0017]图2为平板面元的局部坐标系OX1X2X3 ；
[0018]图3为利用GO确定照明区域的示意图；
[0019]图4为二面角反射器的几何示意图；
[0020]图5 (a)为二面角α =90°时HH极化下的RCS曲线对比图；
[0021]图5(b)为二面角α=100°时HH极化下的RCS曲线对比图；
[0022]图5 (C)为二面角α =88°时HH极化下的RCS曲线对比图；
[0023]图6为二面角α =77°时HH极化下计和不计入三次反射的RCS曲线对比图；
[0024]图7为三面角反射器的几何示意图；
[0025]图8 (a)为本发明的仿真结果；
[0026]图8 (b)为电磁计算软件结果；
[0027]图8(c)为电磁计算软件与本发明仿真结果的差值图。
【具体实施方式】
[0028]下面对本发明的原理作详细介绍:
[0029]本发明利用几何光学(GO)和Gordan面元积分法对角反射器RCS进行快速计算，分为两大步:第一步，利用GO对入射波和反射波进行射线追迹以确定每次入射场及其相对应的照明区域；第二步，利用Gordan面元积分法对每个照明区域求散射场并累加得到总RCS。
[0030]Gordan面元积分法:
[0031]RCS平方根的物理光学表达式:
【权利要求】
1.一种角反射器雷达截面积的计算方法，其特征在于:利用几何光学GO和Gordan面元积分法进行RCS计算，具体包括以下步骤， 步骤1、利用几何光学GO对入射波和反射波进行射线追迹，确定每次入射场及其相对应的照明区域； 步骤2，利用Gordan面元积分法分别对每个照明区域求散射场并累加得到 总 RCS。
2.根据权利要求1所述的一种角反射器雷达截面积的计算方法，其特征在于:所述步骤2包括以下步骤， 步骤2.1、利用Gordan面元积分法分别计算反射器的各个反射面受直接来波的一次照射后照明区域的RCS的平方根； 步骤2.2、利用Gordan面元积分法分别计算一个反射面受到其他反射面的 反射波二次照射后照明区域的RCS的平方根； 步骤2.3、对于60°、0°的二面角反射器，利用Gordan面元积分法分别计算一个反射面受到其他反射面的反射波三次照射后照明区域的RCS的平方根；对于三面角反射器，分别计算一个反射面受到其他反射面的反射波三次照射后照明区域的RCS的平方根； 步骤2.4、将步骤2.1—2.3所得的RCS平方根累加后取模的平方得到反射器总的RCS。
【文档编号】G06F17/50GK103530469SQ201310503009
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】李松, 翁寅侃, 杨晋陵, 周辉, 郑国兴, 田昕 申请人:武汉大学