无线电探测器的动态场景回波仿真方法

摘要

本发明公开了一种无线电探测器的动态场景回波仿真方法。该方法利用三维物体建模软件构造无线电探测器的工作场景，根据无线电探测器的零中频回波信号仿真方法，设定场景中各物体的动态状态或轨迹，实现无线电探测器在动态场景情况下的回波信号仿真。本发明的突出特点是具有很好的通用性，利用空间建模软件可构造任意复杂度的工作场景和目标，无线电探测器的零中频回波仿真方法综合考虑了探测器所有可能的工作体制，仅需要设定其工作频率、天线参数、场景物体表面的电参数及其运动参数，即实现无线电探测器的动态场景回波仿真系统。同时，本发明所给出的动态场景回波仿真方法，具有仿真计算量小、执行速度快的优点。

主权项

1.一种无线电探测器动态场景回波仿真方法，包括：(1)工作场景建模及散射单元划分，包括：利用空间建模软件构造探测器的工作场景s，设定场景对象的对象类型、是否存在活动物体、其材质的电导率、磁导率、介电常数和后向散射系数参数、以及场景建模面片的外接圆最大尺度l，由下式给定$l\le \min \{\frac{\lambda }{8ϵ},\mathrm{rϵ}\}$其中λ为探测器工作波段的波长，r是探测器的最短探测距离，ε是使两个点辐射源可看作一个点源时的探测器最小夹角弧度，算子min(·)表示两个数值的最小值；(2)工作场景的格式转换：将场景模型s转换成相应的空间数据场景s1及相应的虚拟现实场景s2，前者s1用于计算回波信号强度，后者s2用于动态场景的显示；(3)散射单元功率计算：工作场景散射单元的总数量为N，则在时间t，探测器与散射单元i间的距离为r_i(i＝1，2，…，N)、探测信号在散射单元i平面上的入射角为φ_i，探测器的发射功率为P_rad，其数值等于探测发射强度x(t)的平方，由下面公式计算探测器收到该散射单元i的散射功率P_r(i)，即其中为散射单元i所在天线方位的增益，s_i为散射单元i的面积，θ_i为散射单元i与天线水平坐标平面之间的夹角，为散射单元i与天线垂直坐标平面之间的夹角；(4)高频电流幅度计算：根据探测器收发天线的增益G、输入电阻R_in、辐射电阻R_rad、损耗电阻R_loss参数，计算场景散射单元i的回波功率p_r(i)在天线上激发的高频电流强度I(i)；(5)由探测器接收到散射单元i的回波信号强度I(i)，根据下面的公式计算该散射单元i的回波信号v_o(t，i)，即其中f_pm(t)是发射机的调相信号，f_fm(t)是调频信号，r(t)是探测器和目标的距离，c是电磁波的波速，t′＝t-2r(t)/c。最后，将所有散射单元的回波信号v_o(t，i)叠加起来，获得探测器在时间t时接收到回波信号v_o(t)；(6)在时间t+Δt时刻，根据探测器和场景物体的运动参数，给定其空间数据场景s1和显示场景s2中的位置，实现场景s1与场景s2的同步，再按步骤3-5计算探测器在t+Δt时刻的回波信号v_o(t+Δt)；(7)最后，将步骤3-6按仿真时间隔Δt持续下去，实现动态场景的回波仿真，具有动态场景显示和回波信号显示功能。