複雜多尺度擴展目標散射中心模型研究

《複雜多尺度擴展目標散射中心模型研究》是依託北京理工大學，由郭琨毅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜多尺度擴展目標散射中心模型研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：郭琨毅
• 項目類別：面上項目

項目摘要

圍繞現代雷達目標-複雜多尺度擴展目標，本項目著重展開多散射中心模型和多散射中心理論的研究。通過對不同尺度、散射機理下散射中心的形成機理和其屬性特徵的研究，以及多散射中心之間干擾規律的研究，提出多散射中心機理性模型，即在保證模型精度的前提下，以目標物性參數、雷達系統參數作為模型主要參數，提高散射中心模型以及參數的可讀性、可擴展性，這對散射中心模型的套用尤為重要。同時，針對現有散射中心理論的不足，提出基於目標感應電流源稀疏化和電磁場積分方程簡化的新散射中心理論研究方法，將目標散射中心研究過程，轉化為電流源稀疏化的過程。與傳統方法相比，該方法不需要光線尋跡、數學建模、最優估計等這一複雜過程，而是通過對全波法得的精確感應電流的稀疏性分析獲得散射中心屬性，模型參數精度的可靠性更高、物理含義也更明確。本項目研究結果可與雷達信號處理理論融合，為探索我國新一代高解析度雷達探測、跟蹤、識別技術奠定理論基礎。

結題摘要

多尺度擴展目表的多散射中心複雜性和多樣性對現代雷達技術（如精確制導、目標要害部位的識別等）引入了新的問題，但另一方面，正由於這類目標所固有散射特性，可以作為重要的識別特徵套用於雷達目標的探測和識別。目前，多尺度擴展目標的多散射中心精確建模是雷達高分辨技術、電磁仿真技術、目標散射特性研究領域中共同關注的重要基礎問題。 本項目開展了多尺度雷達目標的散射中心形成機理和參數化建模的研究。通過對不同尺度、散射機理下散射中心的形成過程，提出了散射中心的機理性模型，即以目標的物性參數、雷達系統參數作為主要參數的數學模型，提高散射中心模型的可讀性、可擴展性。可擴展性對散射中心模型的套用尤為重要，若已有模型中的參數與目標的幾何結構、雷達相對方位、以及雷達系統參數之間的關係還不明確，當外目標形尺寸稍有改變，模型參數可能存在較大差別，原參數不再適用需要重新建模，因此在實用性上存在極大限制，也不能滿足目標識別的需求。 針對小尺度不規則結構散射機理不清晰、散射中心建模困難的問題，本項目提出了基於目標等效電流的散射中心建模新方法，通過對於電流源分區、建模過程實現散射波中獨立散射成分的參數化建模。與傳統方法相比，該方法不需要依據散射類型進行模型函式預選、依據光線尋跡位置預估等逆向疊代過程，而是由全波法得等效電流正向處理獲得散射中心模型，具有建模精度可控、建模可以自動化實現等優點。 本項目的研究成果已應得到套用，如針對彈頭的散射中心建模技術已套用於半實物仿真系統、雷達測角仿真、脫靶量估計等；針對飛機類目標的散射中心建模已套用于飛機目標幾何結構反演、角閃爍仿真等。這些套用實例印證了散射中心是目標散射的固有特徵之一，散射中心的屬性決定了雷達回波特徵和圖像特徵。對散射中心現象的認知和規律的掌握，豐富目標散射中心屬性信息、明確其物理意義、提高散射中心模型的精準度、通用性，對雷達性能的發展具有重要的科學意義。