[发明专利]基于传递矩阵的近远场数据变换方法及装置在审
申请号: | 202111440094.0 | 申请日: | 2021-11-30 |
公开(公告)号: | CN114185011A | 公开(公告)日: | 2022-03-15 |
发明(设计)人: | 吕鸣 | 申请(专利权)人: | 北京环境特性研究所 |
主分类号: | G01S7/40 | 分类号: | G01S7/40;G01S13/90 |
代理公司: | 北京格允知识产权代理有限公司 11609 | 代理人: | 王文雅 |
地址: | 100854*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 传递 矩阵 近远场 数据 变换 方法 装置 | ||
本发明涉及一种基于传递矩阵的近远场数据变换方法及装置,方法包括如下步骤:计算进行近远场数据变换所需要的最小合成孔径角Φ;对目标区进行网格化处理;构造近场观测矩阵AN;构造远场重构矩阵AF;基于近场观测矩阵AN与远场重构矩阵AF构造传递矩阵A;通过传递矩阵A实现目标的近场散射特性数据至远场散射特性数据的映射。本发明方法借助传递矩阵概念,直接建立起目标近场和远场散射特性之间的映射关系,能够快速、准确地将目标近场散射特性数据变换至远场。
技术领域
本发明涉及RCS测试与数据处理技术领域,尤其涉及将近场条件下电磁散射测试数据外推至远场的数据变换方法及装置。
背景技术
目标RCS(雷达散射截面积)的定义是一个远场的概念,要求照射目标的入射波和到达接收天线的散射波均为平面波。但真正理想的平面波是不存在的;在工程上,室外场RCS测试,一般采取距离远场的方式,即目标与测量系统之间的距离足够远,入射波和散射波近似为平面波;在室内则是利用抛物反射面等设备,在一定区域内,将馈源辐射的球面波转换成平面波。当测试条件受限,无法实现近似平面波时,研究人员采用近远场变换的测量方法,从近场散射回波中提取目标的远场散射信息,进而得到RCS。
现有的近远场变换方法主要包括:基于天线耦合公式的近远场变换方法(近场散射与远场RCS链条传递关系式)、平面波综合法、基于目标散射分布函数不变法、以及基于合成孔径的近远场变换方法。其中基于天线耦合公式的近远场变换方法需要目标的完全双站信息,工程实现起来较为困难;平面波综合法用一个天线单元先后或一组单元同时在各个单元位置上作加权发射,空间某点的场也依次或同时叠加,在一定的区域范围内球面波加权求和形成近似的平面波的方法,该方法目前主要用于天线测试,对于大型目标散射特性测试效率较低;基于目标散射分布函数不变的方法,利用ISAR成像基本原理,由近场测试值反演出目标散射分布函数,该方法缺点在于需要首先对目标进行成像再提取散射中心重构,流程较为复杂,同时对于点频数据也无法处理。
基于合成孔径的近远场变换方法CNFFFT(Circular Near-Field to Far-FieldTransformation),是对基于散射分布函数不变法的一种改进,该方法无需成像,利用汉克尔函数对相位项进行修正从而实现从目标近场散射特性至远场RCS的变换,是目前近场测试工程应用较广的一种方法。CNFFT方法的问题在于,该方法在推导时基于柱面波积分和展开时使用了Bessel函数的叠加定理与大宗量Hankel函数近似,因此主要应用于圆周均匀采样模式下的近远场变换,但实际近场测试多采用直线扫描模式,因此CNFFT方法难以直接适用。
针对以上不足,需要提供一种形式简单、易于实现且通用性强的改进的目标近场/远场数据转换方法,解决实际工程测试中目标近场散射特性变换至远场RCS的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于近远场变换方法形式复杂、通用性较差,针对现有技术中的缺陷,基于散射分布函数不变原理,提供一种形式简单、易于实现且通用性强的改进的目标近场/远场数据转换方法,解决实际工程测试中目标近场散射特性变换至远场RCS的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于传递矩阵的近远场数据变换方法,包括如下步骤:计算进行近远场数据变换所需要的最小合成孔径角Φ;对目标区进行网格化处理;构造近场观测矩阵AN,近场观测矩阵AN实现近场散射特性数据至目标散射中心的映射;构造远场重构矩阵AF,远场重构矩阵AF实现目标散射中心至远场散射特性数据的映射;基于近场观测矩阵AN与远场重构矩阵AF构造传递矩阵A;通过传递矩阵A实现目标的近场散射特性数据至远场散射特性数据的映射。
优选地,最小合成孔径角Φ的含义为,对于特定的方位角Φ0,近场测试的方位角度区域的最小值应该小于或等于Φ0-Φ/2,近场测试的方位角度区域的最大值应该大于或等于Φ0+Φ/2。
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