基于波束分解和局部照射下运动目标近场雷达回波特性计算方法

摘要

本发明公开了一种基于波束分解和局部照射下运动目标近场雷达回波特性的计算方法，包括以下步骤：确定雷达探测器坐标系、运动目标坐标系及两者间的变换关系；雷达探测器和目标的相对速度坐标系，由此获得脱靶量；给出雷达波束描述对入射波束进行分解，对目标进行面元剖分，目标局部照射区域确定和面元遮挡判断；子波束照射面元满足远场条件，应用物理光学法叠加获得后向雷达截面；利用雷达方程获得目标近场雷达回波功率时间序列，以及对应的频谱特性。本发明利用波束分解和物理光学局部近似的特点将远场计算方法推广到近场计算，由雷达方程计算出近场回波功率的时间序列和相应的频谱。

主权项

一种基于波束分解和局部照射下运动目标近场雷达回波特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定雷达探测器坐标系、运动目标坐标系及两者间的变换关系；2)雷达探测器和目标的相对速度坐标系，由此获得脱靶量；3)给出雷达波束描述对入射波束进行分解，对目标进行面元剖分，目标局部照射区域确定和面元遮挡判断；4)子波束照射面元满足远场条件，应用物理光学法叠加获得后向雷达截面；5)将后向雷达截面代入雷达方程计算出近场回波功率；6)重复步骤4)和步骤5)计算出不同时刻下由于目标与雷达探测器相对位置的变化而得到的不同回波功率，即回波功率时间序列以及对应的频谱特性；步骤3)中波束分解公式如下：$\begin{array}{cc}\begin{array}{c}{E}_B^i(x,y)={\int }_{-k}^k{p}_B\left({\alpha }^{\prime }\right)e^{i({\alpha }^{\prime }x-{\beta }^{\prime }y)}{\mathrm{d\alpha }}^{\prime }\\ ={\int }_{-\infty }^{+\infty }u\left(X\right)\left[{\int }_{-k}^k{p}_b\left({\alpha }^{\prime }\right)e^{i\left({\alpha }^{\prime }\right(x-X)-{\beta }^{\prime }y)}{\mathrm{d\alpha }}^{\prime }\right]dX\end{array}& /*MERGEFORMAT\end{array}---\left(1\right)$其中，为具有较大波束宽度的宽波束在空间上的场值，p_B(α′)为宽波束在谱域上的角分布，p_b(α′)为具有较小波束宽度的窄波束在谱域上的角分布，u(X)窄波束的加权幅值；步骤4)窄波束照射面元满足远场条件公式如下：$\begin{array}{cc}{R}_n\ge \frac{2D^2}{\lambda }& /*MERGEFORMAT\end{array}---\left(2\right)$其中，D表示窄波束照射面元的最大线尺寸，R_n表示被照射面元与第n个子波束间的距离，λ为入射波的波长；将步骤4)，步骤5)和步骤6)的计算运动目标近场后向回波功率的时间序列，依据下式计算近场后向回波功率：$\begin{array}{cc}{P}_r=\frac{G_t{P}_t}{4{\mathrm{\pi r}}_1^2}\frac{\sigma }{4{\mathrm{\pi r}}_2^2}\frac{G_r{\lambda }^2}{4\pi }& /*MERGEFORMAT\end{array}---\left(3\right)$其中，P_r为接收机接收到的回波功率，P_t为发射机发射电磁波的功率，G_t为雷达发射天线的增益，G_r为雷达接受天线的增益，若采用收发共用天线则G_t与G_r相同，r₁和r₂分别是发射机到目标和目标到接收机的距离，λ为入射波波长。