一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法与流程

技术特征：

1.一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法，特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤1、建立目标坐标系、发射站直角坐标系、接收站直角坐标系、极化坐标系；

步骤2、设定发射站、接收站位置，设定目标相对于发射站的位置和姿态角；

步骤3、计算发射站在目标坐标系的位置；

步骤4、计算电波入射俯仰角和方位角；

步骤5、计算接收站在发射站直角坐标系中的坐标；

步骤6、计算电波散射俯仰角和方位角；

步骤7、计算极化旋转角；

步骤8、通过步骤4和步骤6获得的入射方位角、俯仰角和散射方位角、俯仰角，通过查表和插值，获得电磁计算结果中的散射矩阵，进而获得双基地接收站测量的散射矩阵；

步骤9、改变步骤2中的参数，重复步骤3～步骤8连续计算散射矩阵序列得到动态回波。

2.根据权利要求1所述的一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法，特征在于：步骤3所述的计算发射站在目标坐标系的位置，具体方法如下：

从雷达直角坐标系到目标直角坐标系到变换矩阵B_bg，可表示如下：

则从雷达坐标系到目标坐标系变换过程如下：

$\left(\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right)=B_{bg}\left(\begin{array}{c}{x}_g-x_0\\ y_g-y_0\\ z_g-z_0\end{array}\right)---\left(2\right)$

其中，相对于雷达发射站直角坐标系的偏航角、俯仰角、滚转角分别为(x_b,y_b,z_b)为目标坐标系中的坐标，(x_g,y_g,z_g)为雷达直角坐标系中的坐标，(x₀,y₀,z₀)为目标在雷达直角坐标系中的坐标；

其中，雷达发射站在目标坐标系中的位置表示为：

$\left(\begin{array}{c}{x}_{bt}\\ y_{bt}\\ z_{bt}\end{array}\right)=-B_{bg}\left(\begin{array}{c}{x}_0\\ y_0\\ z_0\end{array}\right)---\left(3\right)$

其中，(x_bt,y_bt,z_bt)为雷达发射站在目标坐标系中的坐标。

3.根据权利要求1所述的一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法，特征在于：步骤4所述的计算电波入射俯仰角和方位角，具体方法如下：

根据雷达发射站在目标坐标系中的坐标计算雷达发射站相对于目标坐标系的方位角和俯仰角θ_t(0～π)，分别表示如下：

4.根据权利要求1所述的一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法，特征在于：步骤5所述的计算接收站在发射站直角坐标系中的坐标，其具体方法如下：

首先，通过坐标转换可以得到接收站位置在发射站直角坐标系中的坐标为(x_gr,y_gr,z_gr)，具体过程描述如下：将雷达发射站和接收站的经纬高参数分别带入式(5)，则可以得到发射站和接收站的地心直角坐标(x_t0,y_t0,z_t0)和(x_r0,y_r0,z_r0)；

$\left\{\begin{array}{c}x=(N+H)\·\cos B\·\cos L\\ y=(N+H)\·\cos B\·\sin L\\ z=\[N(1-e^2)+H\]\·\sin B\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中，(x,y,z)为地心直角坐标，(L,B,H)对应经纬高，地球的长半径a＝6378245m，扁率f＝1/298.3，第一偏心率平方e²＝0.0069342162297；

然后，将雷达接收站位置转换到雷达发射站直角坐标系中，公式如下：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{gr}\\ y_{gr}\\ z_{gr}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}-\sin L_{gt}& \cos L_{gt}& 0\\ -\sin B_{gt}\cos L_{gt}& -\sin B_{gt}\sin L_{gt}& \cos B_{gt}\\ \cos B_{gt}\cos L_{gt}& \cos B_{gt}\sin L_{gt}& \sin B_{gt}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{r0}-x_{t0}\\ y_{r0}-y_{t0}\\ z_{r0}-z_{t0}\end{array}\right]---\left(6\right)$

其中，(x_gr,y_gr,z_gr)为接收站在雷达发射站直角坐标系中的坐标，转换矩阵记为B(L_gt,B_gt,H_gt)。

5.根据权利要求1所述的一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法，特征在于：步骤6所述的计算电波散射俯仰角和方位角，具体方法如下：

首先，通过式(2)可以转换得到接收站位置在目标坐标系中的坐标

$\left(\begin{array}{c}{x}_{br}\\ y_{br}\\ z_{br}\end{array}\right)=B_{bg}\left(\begin{array}{c}{x}_{gr}-x_0\\ y_{gr}-y_0\\ z_{gr}-z_0\end{array}\right)---\left(7\right)$

其中，(x_br,y_br,z_br)为接收站在目标坐标系中的坐标；

然后，计算接收站相对于目标坐标系的方位角和俯仰角θ_r，分别定义如下：

6.根据权利要求1所述的一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法，特征在于：步骤7所述的计算极化旋转角，具体方法如下：

在目标坐标系中，电波入射方向矢量为

其中，^T表示取转置；

电波散射方向矢量为

入射水平极化矢量表示为：

入射垂直极化矢量可表示为：

类似地，接收站散射水平极化矢量可表示为：

接收站散射垂直极化矢量可表示为：

发射站坐标系中，电波传播方向矢量表示为：

由此可得水平极化矢量可表示为：

根据式(2)，将发射站坐标系下的水平极化坐标转换到目标坐标系，得

其中，为目标坐标系中的水平极化；

发射站坐标系中，垂直极化矢量表示为：

根据式(2)，将发射站坐标系下的垂直极化坐标转换到目标坐标系，得

其中，为目标坐标系中的垂直极化；

接收站坐标系中，电波传播矢量定义为：

则水平极化矢量可表示为：

垂直极化矢量表示为：

根据式(6)，先将水平极化转换到接收站地心直角坐标，再转换到发射站直角坐标中，再根据式(2)，将发射站坐标系下的水平极化坐标转换到目标坐标系，得

其中，为目标坐标系中的水平极化的坐标，B^-1(L_gr,B_gr,H_gr)表示矩阵B(L_gr,B_gr,H_gr)求逆，B(L_gr,B_gr,H_gr)将矩阵B(L_gt,B_gt,H_gt)参数(L_gt,B_gt,H_gt)对应替换为(L_gr,B_gr,H_gr)；

类似地，接收站垂直极化在目标坐标系中的坐标表示为：

$V_{br}^m=B_{bg}B(L_{gt},B_{gt},H_{gt})B^{-1}(L_{gr},B_{gr},H_{gr})V_r^m---\left(24\right)$

其中，为目标坐标系中的垂直极化的坐标；

那么对于发射站和接收站而言，在目标坐标系下，极化基分别绕着入射矢量和散射矢量有一个旋转角度Θ_t和Θ_r，分别计算如下：

7.根据权利要求1所述的一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法，特征在于：步骤8所述的获得双基地接收站测量的散射矩阵，具体方法如下：

假定已经获得目标全极化全空域的双基地散射矩阵，记为P_{J×K×L×M×N}，其中J,K,L,M,N分别表示入射方位角、俯仰角，散射方位角、俯仰角以及极化类型；根据步骤4和步骤6获得的入射方位角、俯仰角和散射方位角、俯仰角，查找到散射矩阵中角度最接近的值，然后利用相邻的数据做线性插值得到对应的散射矩阵；

假设计算得到的散射矩阵为则测量得到的散射矩阵为

$S_2={\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{cos\Θ}}_r& {\mathrm{sin\Θ}}_r\\ -{\mathrm{sin\Θ}}_r& {\mathrm{cos\Θ}}_r\end{array}\right]}^T\left[\begin{array}{cc}{S}_{HH}& S_{HV}\\ S_{VH}& S_{VV}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{cos\Θ}}_t& {\mathrm{sin\Θ}}_t\\ -{\mathrm{sin\Θ}}_t& {\mathrm{cos\Θ}}_t\end{array}\right]---\left(29\right)$

其中，S₂表示极化旋转后的测量矩阵。