獲取雷達散射面積的方法
【專利摘要】本發明公開了一種獲取雷達散射面積的方法，用于解決現有方法獲取雷達散射面積速度慢的技術問題。技術方案是首先建立雷達散射模型，用射擊線模擬攻擊方向，定義部件相關屬性，得到部件射擊線網格等的相關數據，然后建立投影坐標系，轉換到投影坐標系進行RCS計算，最后實部與虛部分別累加得到雷達散射面積。由于利用物理光學法與平面射擊線法獲取雷達散射面積，將平面網格平鋪在部件四邊形有限元投影模型上，在平面網格的每個單元內隨機產生1～N條射擊線，通過1～N條射擊線對部件表面進行掃描來獲取雷達散射面積的幾何描述數據。本發明根據不同精度需求調節網格步長大小，得到了不同精度的雷達散射面積，提高了獲取雷達散射面積的速度。
【專利說明】獲取雷達散射面積的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種獲取雷達散射面積的方法。
【背景技術】
[0002]飛機的雷達散射面積(Radar Cross Section簡稱RCS)特性是第四代飛機的一個重要技術指標，因此RCS設計和計算是現代飛機設計中的一個重要環節。一個準確的RCS計算方法可以為飛機外形設計提供很大的幫助，可以在飛機設計當中不斷計算和不斷更改或改善外形，與飛機氣動力設計計算一起完成飛機外形優化設計，這樣更能使飛機既具有很好的氣動外形，又呈現低的RCS特性。
[0003]由于現代戰爭及航空作戰飛行器安全的需要，敏感性減縮設計已是飛行器設計過程中的一個非常重要的環節。作戰飛行器的敏感性是生存力研究的一項重要的內容。目前，敏感性減縮設計已經成為各國軍用飛行器的一項基本設計原則。從目標飛機隱身特性來講，要提高飛機的生存能力，希望在一定的幾何形狀下，它的散射性能即有效散射截面積越小越好。
[0004]在美國，復雜目標的RCS預估軟件開發從80年代就開始了，如諾斯羅普公司開發的預估軟件GENSCAT、MISCAT、HELISCAT等。國外的復雜目標電磁特征分析已經包含了 RCS(零維特征信號)、一維距離像(一維特征信號)、合成孔徑成像(二維特征信號)，這些技術的發展大大促進了隱身、反隱身、電子對抗、目標識別等技術的進步。近年來國內也開始了復雜目標RCS以及復雜環境預估軟件的開發，并取得了一些成果，但是在理論研究的深度，系統性，實驗手段諸方面，與國際先進水平相比，都還存在著較大差距。
[0005]對射擊線模擬雷達電磁波的研究方面，Elking M D, Roedder M J, Car D D等在IEEE天線與傳播雜志上發表的高頻雷達散射截面分析能力的評估中提到射線追蹤法的基本理論及RCS評估，但所述的高頻雷達散射截面分析能力的評估中提出的射線追蹤法的理論方法有明顯的局限性，表現在:一、射線追蹤法模擬雷達電磁波法，為了準確的反應多次散射的情況，目標模型部分時的每個面元都不能太大，才可使最小結構都能被面元模型很好的描述。二、射線管的劃分通常在垂直于入射方向的面上進行，為了達到足夠的精度，射線追蹤法要求射線管的截面尺寸小于入射波長的1/10，在求解高頻區RCS時，這一要求導致射線管的數目十分龐大，從而計算量也想當可觀。本發明專利的射擊線方法在大致估計和計算耗時具有靈活性，可根據不同精度需求調節網格步長大小，還可模擬不同入射方向的電磁破，從而得到不同計算精度的RCS值，克服了射擊線追蹤法的上面兩個問題，在飛機初步設計階段預測RCS是適用的。
[0006]正是由于飛行器敏感性研究在軍事方面極其廣闊的應用前景和使用價值，得到了世界上許多研究者的極大關注，已成為國際上新的研究熱點。
【發明內容】
[0007]為了克服現有方法獲取雷達散射面積速度慢的不足，本發明提供一種獲取雷達散射面積的方法。該方法首先建立雷達散射模型，用射擊線模擬攻擊方向，定義部件相關屬性，并生成射擊線，得到部件射擊線網格等的相關數據，然后建立投影坐標系，轉換到投影坐標系進行RCS計算，最后實部與虛部分別累加，得到雷達散射面積。由于本發明利用物理光學法與平面射擊線法獲取雷達散射面積，將平面網格平鋪在部件四邊形有限元投影模型上，在平面網格的每個單元內隨機產生1-N條射擊線，通過I-N條射擊線對部件表面進行掃描來獲取雷達散射面積的幾何描述數據。本發明可根據不同精度需求調節網格步長大小，從而得到不同精度的雷達散射面積，可以提高獲取雷達散射面積的速度。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種獲取雷達散射面積的方法，其特點是包括以下步驟:
[0009]步驟一、建立與部件參數相同的雷達散射模型，給定雷達工作頻率或者雷達波波長。
[0010]步驟二、建立平面網格，確定網格步長大小，將平面網格平鋪在部件四邊形有限元投影模型上，在平面網格的每個單元內隨機產生I-N條射擊線，確定射擊線的攻擊方向。
[0011]步驟三、判斷射擊線是否與部件面元相交以判定該射擊線是否擊中部件。如果判定結果為擊中部件，則進行步驟四；如果判定結果為未擊中部件，則重復步驟三對下一小網格進行判定，直至判定結果為射擊線擊中部件；當射擊線擊中部件，射擊線與部件面元相交的點為入射點，并且所述射擊線從被穿透的部件上 穿出的點為出射點。
[0012]步驟四、記錄每個被射擊線擊中部件的信息。
[0013]步驟五、確定雷達散射體間的遮擋關系。對射擊線與各部件的入射點坐標的Z坐標進行排序，Z坐標最小的部件即為最外面的部件，將里面的部件遮擋住了。
[0014]步驟六、將有限元建模軟件中的原坐標系轉換到投影坐標系。
[0015]步驟七、逐個計算各射擊線模擬雷達電磁波照射到的非遮擋散射體的RCS值。
[0016]當射擊線j方向與四邊形網格法線夾角為零時，在多邊形表面上;:沒有分量，因此，入射場和散射場在表面上的相位沒有變化，則RCS值為:
【權利要求】
1.一種獲取雷達散射面積的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、建立與部件參數相同的雷達散射模型，給定雷達工作頻率或者雷達波波長；步驟二、建立平面網格，確定網格步長大小，將平面網格平鋪在部件四邊形有限元投影模型上，在平面網格的每個單元內隨機產生I-N條射擊線，確定射擊線的攻擊方向；步驟三、判斷射擊線是否與部件面元相交以判定該射擊線是否擊中部件；如果判定結果為擊中部件，則進行步驟四；如果判定結果為未擊中部件，則重復步驟三對下一小網格進行判定，直至判定結果為射擊線擊中部件；當射擊線擊中部件，射擊線與部件面元相交的點為入射點，并且所述射擊線從被穿透的部件上穿出的點為出射點； 步驟四、記錄每個被射擊線擊中部件的信息； 步驟五、確定雷達散射體間的遮擋關系；對射擊線與各部件的入射點坐標的Z坐標進行排序，Z坐標最小的部件即為最外面的部件，將里面的部件遮擋住了 ； 步驟六、將有限元建模軟件中的原坐標系轉換到投影坐標系； 步驟七、逐個計算各射擊線模擬雷達電磁波照射到的非遮擋散射體的RCS值； 當射擊線j方向與四邊形網格法線夾角為零時，在多邊形表面上;；沒有分量，因此，入射場和散射場在表面上的相位沒有變化，則RCS值為:
【文檔編號】G01S7/41GK103439698SQ201310377200
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】裴揚, 謝芳敏, 石帥, 石蓓, 宋筆鋒 申請人:西北工業大學