一种等效高斯光束远场辐射分布参数的求解方法

摘要

一种等效高斯光束远场辐射分布参数的求解方法，步骤为：已知实际系统中目标平面内高斯光束远场辐射分布参数Ω，光束半高宽，目标尺寸形状和反射率；根据实际光束瞄准系统建立仿真模型；在仿真模型中，控制光束扫描目标，并记录扫描坐标和回波信号；根据扫描坐标和回波信号的对应关系，结合最小二乘估计准则，求出该目标尺寸下等效高斯光束远场辐射分布参数改变目标尺寸a，解出对应的利用多项式曲线拟合技术求出相对a的函数关系。本发明提出了等效高斯光束远场辐射分布参数的概念，给出了特定的光束半高宽下，和a的函数关系；解决了基于回波信号的瞄准系统中对不同尺寸目标的光束瞄准问题，大大提高了光束瞄准误差估计精度。

主权项

一种等效高斯光束远场辐射分布参数的求解方法，其特征在于实现步骤如下：第一步，已知基于回波信号的瞄准系统中目标平面内高斯光束远场辐射分布参数Ω、光束半高宽FWHM,目标尺寸a和目标反射率ρ；第二步，根据实际基于回波信号的光束瞄准系统，结合已知目标平面内高斯光束远场辐射分布参数Ω、目标尺寸和目标反射率ρ，建立回波信号仿真模型,则第n个回波信号Q_e[n]为：$Q_e\left[n\right]=\underset{y\left[n\right]-a/2}{\overset{y\left[n\right]+a/2}{\int }}\mathrm{dy}\underset{x\left[n\right]-a/2}{\overset{x\left[n\right]+a/2}{\int }}R(x,y)\rho \left(x\right[n],y[n],x,y)\mathrm{dx}---\left(1\right)$R(x,y)表示高斯光束远场辐射分布，ρ(x[n],y[n],x,y)表示扩展目标反射率分布，x[n]、y[n]表示目标相对光斑能量中心的角位置坐标；第三步，在上述仿真模型中，控制光束沿光束中心线一维扫描目标，并实时记录一维扫描坐标:$\overrightarrow{X}=\left(x\right[1],x[2],,,x[n],,,x[N\left]\right)---\left(2\right)$和归一化后的回波信号序列${\overrightarrow{Q}}_e=\left(Q_e\right[1],Q_e[2],,,Q_e[n],,,Q_e[N\left]\right)---\left(3\right)$N表示回波信号样本容量；第四步，根据第三步得到的一维扫描坐标和归一化后的回波信号序列的对应关系，利用最小二乘法，拟合求出该目标尺寸a下等效高斯光束远场辐射分布参数第五步，根据前四步的方法，将目标尺寸a以0.05FWHM为步长从0.1FWHM增大到2FWHM，分别求出对应的等效高斯光束远场辐射分布参数第六步，根据和a的变化关系，并设归一化目标尺寸D＝a/FWHM，利用多项式曲线拟合技术解得等效高斯光束远场辐射分布参数和归一化目标尺寸的函数关系为：$\begin{array}{c}\hat{\Omega }=f\left(D\right)\times \mathrm{FWHM}\\ =(-0.004234D^4+{0.02071D}^3+{0.0577D}^2+0.004309D+0.4245)\times \mathrm{FWHM}\end{array}---\left(4\right)$将D＝a/FWHM代入公式(4)，即可求解特定光束半高宽下，任意目标尺寸a对应的等效高斯光束远场辐射分布参数