[发明专利]三维粗糙目标雷达散射截面的仿真方法

摘要

本发明公开了一种三维粗糙目标雷达散射截面的仿真方法，其实现过程是：(1)将三维光滑目标分割成多个子光滑目标；(2)将每个子光滑目标的外表面投影到一个合适的坐标平面内；(3)采用MonteCarlo算法，对每个投影区域分别生成覆盖相应的投影区域的二维粗糙面；(4)生成三维粗糙目标；(5)利用物理光学法，计算三维粗糙目标的雷达散射截面。本发明通过对三维光滑目标进行分割并结合二维粗糙面的生成方法，生成三维粗糙目标，使得本方法具有较好的模型普适性，并且计算速度更快，可用于三维粗糙钝锥、飞机等目标的雷达散射截面的仿真。

主权项

1.一种三维粗糙目标雷达散射截面的仿真方法，包括如下步骤：(1)分割目标：(1a)将三维光滑目标沿着其外表面分割成由三维光滑目标的外形确定的多个部分，得到对应的多个子光滑目标；所述的分割成由三维光滑目标的外形确定的多个部分是指：若三维光滑目标是由多个几何体构成的组合体时，沿着该三维光滑目标上所有的相邻几何体之间的连接面，用每个连接面上任意不共线的三点确定一个平面，用所确定的平面分别将该目标分割成多个部分；若三维光滑目标不是组合体时，沿着组成该三维光滑目标外表面的每个面，用每两个相邻面的交线上任意不共线的三点确定一个平面，用所确定的平面分别将该目标分割成多个部分；(1b)分别将每个子光滑目标的外表面剖分成最大边长不超过入射波波长1/10的三角面元，得到子光滑目标的面元拓扑信息和节点坐标；(2)子光滑目标投影：(2a)将每个子光滑目标的外表面投影到一个合适的坐标平面内，得到与每个子光滑目标的外表面相应的投影区域；所述的合适的坐标平面是指按照以下步骤选取的坐标平面：第1步，计算子光滑目标上由分割而形成的所有截面的外法向量的均值；第2步，将坐标平面的法向量与外法向量均值夹角最小或最大的坐标平面，作为合适的坐标平面；第3步，对于外法向量均值为0时，选择任一坐标平面作为合适的坐标平面；(2b)在投影区域内任选一点p₁，在子光滑目标上选取一个与所选点对应的点p₂，将投影区域内的点p₁的坐标作为键，将子光滑目标上的点p₂的坐标作为该键的值，用p₁坐标确定的键和p₂坐标确定的键值构成一个键值对；(2c)判断所有子目标的投影区域内是否选取完所有的点，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(2b)；(3)生成二维粗糙面：(3a)任选一个投影区域，采用MonteCarlo算法，生成覆盖所选投影区域的二维粗糙面；(3b)判断是否选取完子目标的所有投影区域，若是，则执行步骤(3c),否则，执行步骤(3a)；(3c)在投影区域上任选一个点p₁，在二维粗糙面内选取一个与所选点对应的点p₃，将p₃的坐标作为键，将p₁的坐标作为该键的值，用p₃坐标确定的键和p₁坐标确定的键值构成一个键值对；(3d)判断子目标的投影区域上是否选取完所有的点，若是，则执行步骤(3e)，否则，执行步骤(3c)；(3e)在二维粗糙面内任选一点p₃，将p₂的坐标作为键，将p₃的坐标作为该键的值，用p₂坐标确定的键和p₃坐标确定的键值构成一个键值对；(3f)将p₃在Z方向轴上的分量作为p₂的外法向量增量，生成三维光滑目标在p₂处的外法向量；所述的生成三维光滑目标上点的外法向量是由下式计算得到的：其中，表示三维光滑目标上第j个点的外法向量，u表示与三维光滑目标上第j个点相邻的三角面元个数，∑表示求和操作，a表示与三维光滑目标上第j个点相邻的第a个三角面元，为与该点相邻的第a个三角面元的单位外法向量；(3g)结合子光滑目标上p₂的坐标和p₂的外法向量，生成三维粗糙目标在p₂处的点坐标；(3i)判断二维粗糙面内是否选取完所有的点，若是，执行步骤(4)，否则，执行步骤(3e)；(4)生成三维粗糙目标：利用三维粗糙目标上的点坐标，计算所有三角面元的外法向量；(5)获得三维粗糙目标的雷达散射截面：利用物理光学法，计算三维粗糙目标的雷达散射截面。