专利名称：低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法
技术领域：
本发明涉及通信技术，尤其涉及一种低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法。
背景技术：
在现代隐身目标的设计、研制和试验过程中，常需对所设计的目标雷达散射截面(Radar Cross-Section,以下简称RCS)值，即总散射场,进行诊断测量和评估,为改进设计和隐身性能评估提供参考依据。其中，缩比目标和全尺寸目标的总散射场测量是低可探测性目标RCS测试、改进与性能评估的重要手段之一。总散射场是物体本身的性质之一。在RCS测试试验中，需要设置金属支架，金属支架用于支撑目标，目标比如为金属端帽，金属端帽用于模拟隐形机等实体。金属支架和金属端帽都具有各自的总散射场。为尽量减小金属 支架对目标的影响，要求金属支架的总散射场尽量小。在金属支架的低散射设计中，需要在设计过程中对金属支架的总散射场进行分析和预估计算，为设计改进和定型提供依据。在现有技术中，对金属支架总散射场的预估和计算一般采用两种方法(I)几何绕射理论(Geometrical Theory of Diffraction,以下简称 GTD),根据GTD分析，可得到金属支架总散射场的解析表达式，表达式如下 =^^/Sin(^sinr)-2( !)
π[η η{π I n)] kL tan τ _
Γ I41/ sin(7c/,sin τ) >· ^、σ i 二-Γ -----κ2)
π[α tan(^T / /;)]' ^ kL tan r _其中，σ 和σ ΗΗ*别为垂直极化和水平极化下金属支架的总散射场;灸=年为波
Λ
数，λ为雷达波长；L为金属支架高度；η=2_β/π，β为金属支架前棱边的内劈角；τ为金属支架前棱边的倾斜角。根据上述表达式进而可得到金属支架的总散射场。(2)采用矩量法(Method of Moment，以下简称MoM)等数值方法或其他电磁散射计算技术对金属支架的总散射场进行计算，通过精确几何造型以及MoM数值分析，可以完成任意形状支架总散射场的计算和分析。现有技术至少存在以下问题在上述两种计算方法中，都没有考虑真实测量条件下目标安装在支架顶端时对支架背景电平的影响，采用上述两种方法计算得到的总散射场不够准确。

发明内容
本发明提供一种低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，用以提高金属支架总散射场的计算精度。本发明提供一种低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，其中，包括
计算得到金属端帽的第一总散射场；计算得到组合体的第二总散射场，其中，组合体包括金属支架以及安装在所述金属支架顶端的金属端帽；根据所述第一总散射场和所述第二总散射场，计算得到所述金属支架的第三总散射场。如上所述的方法，其中，所述根据所述第一总散射场和所述第二总散射场，计算得到所述金属支架的第三总散射场包括将所述第二总散射场和所述第一总散射场相减，得到所述第三总散射场。如上所述的方法，其中，还包括对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场。 如上所述的方法，其中，所述对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场，包括对所述第一总散射场傅里叶变换，得到所述金属端帽的第一一维高分辨距离像；对所述第二总散射场傅里叶变换，得到所述组合体的第二一维高分辨距离像；根据所述第一一维高分辨距离像和第二一维高分辨距离像，计算得到所述金属支架对应的距离门；根据所述距离门对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场。如上所述的方法，其中，所述根据所述距离门对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场，包括根据所述距离门直接对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场。如上所述的方法，其中，所述根据所述距离门对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场，还可以包括对所述第三总散射场傅里叶变换，得到所述金属支架的第三一维高分辨距离像；根据所述距离门，对所述第三一维高分辨距离像滤波处理，得到所述金属支架的最终一维高分辨距离像；对所述最终一维高分辨距离像进行傅里叶逆变换，得到所述最终总散射场。本发明实施例提供的低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，通过在金属支架顶端加装一个经过合理外形设计的低散射金属端帽，并从金属支架与端帽组合体的散射场中滤除金属端帽的散射场，得到金属支架的散射场，且该得到的金属支架的散射场模拟反映了真实目标测量状态下，目标安装在支架顶端时金属支架的散射场，为最终目标的RCS的精确测量提供了保证。


图I为本发明一实施例提供的低RCS金属支架总散射场计算方法的流程图；图2为本发明又一实施例提供的低RCS金属支架总散射场计算方法的流程图；图3为本发明再一实施例提供的低RCS金属支架总散射场计算方法流程示意图；图4a为本发明实施例提供的低RCS低散射金属端帽的散射场随频率的变化特性；图4b为图4a所对应的一维高分辨率距离像特性；图5a为本发明实施例提供的低RCS金属支架与端帽组合体的散射场随频率的变化特性；图5b为图5a所对应的一维高分辨率距离像特性；图6a为本发明实施例提供的低RCS金属支架的散射场随频率的变化特性；图6b为图6a所对应的一维高分辨率距离像特性； 图7a为本发明实施例提供的组合体垂直极化下一维高分辨率距离像及距离门；图7b为本发明实施例提供的组合体水平极化下一维高分辨率距离像及距离门；图7c为本发明实施例提供的加距离门后金属支架垂直极化下一维高分辨率距离像；图7d为本发明实施例提供的加距离门后金属支架水平极化下一维高分辨率距离像；图7e为本发明实施例提供的加距离门后金属支架的最终散射场。
具体实施例方式图I为本发明一实施例提供的低RCS金属支架总散射场计算方法的流程图。如图I所示，该金属支架总散射场计算方法可以包括以下步骤步骤101 :计算得到金属端帽的第一总散射场。在本步骤中，可以首先设计一个合理的低散射金属端帽的几何外形，然后对该低散射金属端帽的总散射场进行计算。具体地，可以利用MoM或其他电磁散射计算技术对该低散射金属端帽的电磁散射随频率的变化的特性进行计算和分析，由此，得到该低散射金属端帽自身的电磁散射场第一总散射场Emp(f)。进一步地，还可以对该低散射金属端帽随频率变化的第一总散射场Emp (f)进行快速傅里叶变换，来得到其对应的一维高分辨率距离像Ieap(r)，从而可以对该低散射金属端帽进行一维高分辨率距离像(One DimensionalHigh Resolution Range Profile,以下简称 I-D HRRP)分析。步骤102 :计算得到组合体的第二总散射场。具体地，本步骤中，组合体可以包括金属支架以及安装在金属支架顶端的金属端帽。在步骤101的基础上，可以进一步地设计一个合理的低散射金属支架的几何外形，并将步骤101中所设计的低散射金属端帽以合理的方式安放在该金属支架顶端，以模拟目标安放在金属支架顶端，从而形成金属支架与端帽的组合体；然后对该组合体的总散射场进行计算。具体地，可以利用MoM或其他电磁散射计算技术对该组合体的电磁散射随频率的变化特性进行计算和分析，由此，得到该组合体的电磁散射场第二总散射场Eramb (f)。进一步地，还可以对该组合体随频率变化的第二总散射场Eramb(f)进行快速傅里叶变换，来得到其对应的一维高分辨率距离像I_b(r)，从而可以对该组合体进行一维高分辨率距离像分析。步骤103 :根据第一总散射场和第二总散射场，计算得到金属支架的第三总散射场。具体地，由于在全尺寸目标的静态RCS测量过程中，目标会对金属支架本身的RCS特性造成一定的影响。因此，在本实施例中，可以利用金属端帽来模拟目标架设在金属支架的顶端，以此来获得目标可能对金属支架本身的RCS的影响。在此基础上，可以从金属支架和金属端帽的组合体的散射场中滤除金属端帽的散射场，即可得到金属支架的散射场。且该获得的金属支架的散射场中包括金属支架本身的散射场以及金属端帽对金属支架散射场的影响。亦即，根据第一总散射场和第二总散射场，计算得到金属支架的第三总散射场，具体可以为从第二总散射场中滤除金属端帽自身的散射场，所得到的第三总散射场可以包括金属支架本身的散射场以及金属端帽对金属支架散射场的影响。在具体要滤除金属端帽的散射场并获得金属支架的第三总散射场时，可以根据不同的方法。如，当认为金属支架与端帽组合体的电磁散射场Eramb(f)是由低散射金属端帽的散射场Ecap (f)同金属支架的散射场Epylm(f)两部分矢量叠加构成的，则可对E_b(f)和Ecap(f)进行矢量相减，得到金属支架的散射场；另外，也可以利用距离门等技术，对金属支架本身散射场以外的散射场进行滤除。本发明实施例提供的低RCS金属支架总散射场计算方法，通过在金属支架顶端加装一个经过合理外形设计的低散射金属端帽，并从金属支架与端帽组合体的散射场中滤除金属端帽的散射场，得到金属支架的散射场，且该得到的金属支架的散射场模拟反映了真实目标测量状态下，目标安装在支架顶端时金属支架的散射场，为最终目标的RCS的精确测量提供了保证。在上述实施例中，步骤103优选地可以为将第二总散射场和第一总散射场相减，得到第三总散射场。具体地，可以认为金属支架与端帽组合体的电磁散射场，即第二总散射场
Ecomb(f)，是由低散射金属端帽的散射场-第一总散射场Emp(f)同金属支架的散射
场-第三总散射场Epylm(f)两部分矢量叠加构成的,贝Ij有Ecomb (f) =Ecap (f) +Epylon (f)(3)由于第二总散射场Eramb(f)和第一总散射场Emp(f)均已由MOM等方法计算得到，故二者可直接采用矢量进行相减，即从金属支架与端帽组合体的电磁散射场中滤除金属端帽的散射场，提取出金属支架的散射场。此处，该金属支架的散射场用E, , (/)进行表示，如下
权利要求
1.一种低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，其特征在于，包括 计算得到金属端帽的第一总散射场； 计算得到组合体的第二总散射场，其中，组合体包括金属支架以及安装在所述金属支架顶端的金属端帽； 根据所述第一总散射场和所述第二总散射场，计算得到所述金属支架的第三总散射场。
2.根据权利要求I所述的低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，其特征在于，所述根据所述第一总散射场和所述第二总散射场，计算得到所述金属支架的第三总散射场包括 将所述第二总散射场和所述第一总散射场相减，得到所述第三总散射场。
3.根据权利要求2所述的低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，其特征在于，还包括 对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场。
4.根据权利要求3所述的低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，其特征在于，所述对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场，包括 对所述第一总散射场傅里叶变换，得到所述金属端帽的第一一维高分辨距离像； 对所述第二总散射场傅里叶变换，得到所述组合体的第二一维高分辨距离像； 根据所述第一一维高分辨距离像和第二一维高分辨距离像，计算得到所述金属支架对应的距离门； 根据所述距离门对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场。
5.根据权利要求4所述的低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，其特征在于，所述根据所述距离门对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场，包括 根据所述距离门直接对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场。
6.根据权利要求4所述的低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，其特征在于，所述根据所述距离门对所述第三总散射场滤波处理，得到所述金属支架的最终总散射场，包括 对所述第三总散射场傅里叶变换，得到所述金属支架的第三一维高分辨距离像； 根据所述距离门，对所述第三一维高分辨距离像滤波处理，得到所述金属支架的最终一维高分辨距离像； 对所述最终一维高分辨距离像进行傅里叶逆变换，得到所述最终总散射场。
全文摘要
本发明提供一种低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，包括计算得到金属端帽的第一总散射场；计算得到组合体的第二总散射场，其中，组合体包括金属支架及安装在金属支架顶端的金属端帽；根据第一总散射场和第二总散射场，计算得到金属支架的第三总散射场。本发明提供的低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，通过在金属支架顶端加装一个经过合理外形设计的低散射金属端帽，并从金属支架与端帽组合体的散射场中滤除金属端帽的散射场，得到金属支架的散射场，且该得到的金属支架的散射场模拟反映了真实目标测量状态下，目标安装在支架顶端时金属支架的散射场，为最终目标的RCS的精确测量提供了保证。
文档编号G01R29/08GK102967774SQ20121048329
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者许小剑, 陈鹏辉 申请人:北京航空航天大学