一种基于扫频数据的时域波形响应转换方法与流程

本发明涉及电磁散射建模领域，尤其涉及一种基于扫频数据的时域波形响应转换方法。

背景技术：

1、目标电磁散射建模算法分为频域和时域两个大类。针对目标时域波形响应获取问题，传统做法是首先建立入射时域波形信号模型，并将该信号模型代入到时域电磁散射建模算法中，进而实现各种观测角度下目标时域响应样本的建模。该方法虽然能够通过仿真直接获取目标的时域波形响应，但对于入射波形较为复杂的情况，会极大增加计算量，且对同一目标当需要替换入射波形形式时，需要重新开展仿真，难以满足大量入射波形响应特性实时比较分析的需求。此外，在通过测试获取目标时域波形响应的过程中，受到设备条件的限制，一般很难实现任意时域波形的生成。虽然国内外多家单位针对目标时域波形响应的获取开展了研究，研究方向涵盖电磁散射建模、微波暗室模拟测试等，但对于大批量和任意波形条件下时域波形响应数据的生产仍存在欠缺。

2、这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于扫频数据的时域波形响应转换方法，可实现任意时域波形输入下目标响应特性的快速生成。

2、为了达到上述目的，本发明提供一种基于扫频数据的时域波形响应转换方法，包含以下步骤：

3、步骤s1、求解与入射时域波形参数相匹配的目标一维距离像；

4、根据入射时域波形信号对应的扫频参数，通过频域电磁散射建模或微波暗室步进频电磁散射测试获取目标的宽带散射特性数据，经过傅里叶变换转换为目标的一维距离像信息；

5、步骤s2、求解目标时域的冲击响应；

6、将目标的一维距离像横轴由径向距离改为时间，获取目标的冲击响应，并通过插值处理保证目标冲击响应与入射窄脉冲具有一致的时间采样间隔；

7、步骤s3、求解时域波形入射下的目标响应；

8、通过对入射时域波形信号与目标冲击响应的卷积，获取目标对入射时域信号的响应特性。

9、所述步骤s1中，扫频参数包括中心频率、扫频步长和扫频带宽；

10、所述中心频率等于时域波形的中心频率fc；

11、所述扫频带宽满足：

12、b＝1/tc (1)

13、式中，tc为时域波形脉冲宽度；

14、所述扫频步长由那奎斯特采样率决定，雷达像窗口在径向的宽度为：

15、

16、式中，δf为扫频步长，c为光速；

17、若目标的最大尺寸为d，此时扫频步长需满足：

18、

19、以与入射时域波形相匹配扫频参数为输入，利用频域电磁散射建模算法开展仿真，或者在微波暗室利用步进频电磁散射测量系统开展模拟测试，获取复杂目标的扫频散射场数据；

20、假设复杂扩展目标一维距离像在径向包含m个采样点，扫频回波信号包含n个频点的信息，目标的一维距离像即目标的散射中心沿着径向距离的分布特性a(rk)表示为：

21、

22、式中，rk为编号为k的径向位置处相对于参考距离中心的距离；xm(fvi)为目标扫频散射场；fvi为扫频频率序列；j为虚数单位；c为光速。

23、所述步骤s2中，入射时域波形信号的时间采样步长为：

24、tp＝1/fp (5)

25、式中，fp为入射时域波形信号的采样率；

26、在傅里叶变换过程中不进行补零操作的前提下，一维像中径向距离坐标轴转换为时间后，其采样间隔为：

27、tb＝1/(2b) (6)

28、式中，b为扫频带宽；

29、将一维距离像中的峰值提取并加载在新冲击响应数组中的相应位置，进而实现复杂目标冲击响应的求解。

30、所述步骤s3中，发射时域波形信号的响应表示为：

31、prx(t)＝ptx(t)*hrp(t) (7)

32、式中，ptx(t)为发射时域波形信号；hrp(t)为目标的冲击响应；prx(t)为发射信号的响应；t为时间。

33、本发明可实现任意时域波形输入下目标响应特性的快速生成。本发明首先对拟选用的时域信号波形进行分析，根据带宽及目标几何外形设计相应的扫频参数，通过频域电磁散射建模或测试获取目标的宽带散射特性数据，利用傅里叶变换将频域散射场数据转换为目标的时域冲击响应，通过入射时域波形与目标冲击响应的卷积实现目标对任意波形的时域响应的获取，是一种行之有效的复杂目标时域波形响应生成方法。本发明通过对扫频数据进行信号处理的方式获取时域波形的响应，规避了对时域电磁散射建模算法和时域任意波形测量系统的限制，能够基于传统频域电磁散射建模算法或步进频电磁散射测量系统实现任意入射波形下目标响应的快速生成，极大扩展了适用范围。

技术特征：

1.一种基于扫频数据的时域波形响应转换方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于扫频数据的时域波形响应转换方法，其特征在于，所述步骤s1中，扫频参数包括中心频率、扫频步长和扫频带宽；

3.如权利要求2所述的基于扫频数据的时域波形响应转换方法，其特征在于，所述步骤s2中，入射时域波形信号的时间采样步长为：

4.如权利要求3所述的基于扫频数据的时域波形响应转换方法，其特征在于，所述步骤s3中，发射时域波形信号的响应表示为：

技术总结
一种基于扫频数据的时域波形响应转换方法，首先对拟选用的时域信号波形进行分析，根据带宽及目标几何外形设计相应的扫频参数，通过频域电磁散射建模或测试获取目标的宽带散射特性数据，利用傅里叶变换将频域散射场数据转换为目标的时域冲击响应，通过入射时域波形与目标冲击响应的卷积实现目标对任意波形的时域响应的获取，是一种行之有效的复杂目标时域波形响应生成方法。通过对扫频数据进行信号处理的方式获取时域波形的响应，规避了对时域电磁散射建模算法和时域任意波形测量系统的限制，能够基于传统频域电磁散射建模算法或步进频电磁散射测量系统实现任意入射波形下目标响应的快速生成，极大扩展了适用范围。

技术研发人员：谢志杰,黄志勇,廖意
受保护的技术使用者：上海无线电设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13