CN115345030A - 空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置 - Google Patents

空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115345030A
CN115345030A CN202211167981.XA CN202211167981A CN115345030A CN 115345030 A CN115345030 A CN 115345030A CN 202211167981 A CN202211167981 A CN 202211167981A CN 115345030 A CN115345030 A CN 115345030A
Authority
CN
China
Prior art keywords
observation
target
strategy
electromagnetic scattering
radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211167981.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈轩
陈鹏辉
刘艺欣
王俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Beijing Institute of Environmental Features
Original Assignee
Beihang University
Beijing Institute of Environmental Features
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University, Beijing Institute of Environmental Features filed Critical Beihang University
Priority to CN202211167981.XA priority Critical patent/CN115345030A/zh
Publication of CN115345030A publication Critical patent/CN115345030A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置，其中方法包括：基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段；每一个行程阶段采取的观测策略为整体观测策略或单独观测策略；分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型；基于观测间隔确定对集群目标在所述行程轨迹上的观测时刻；针对每一个当前观测时刻，均执行：基于当前观测时刻所对应的观测策略，更新当前观测时刻的模型参数，以根据更新后的模型参数生成当前观测时刻的电磁散射回波数据；基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据。本方案，能够提高电磁散射特性仿真准确性。

Description

空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及电磁散射特性仿真技术领域，特别涉及一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置。
背景技术
在目标探测与隐身技术飞速发展的背景下，空间动态集群目标具有数量多、周期性强、姿态灵活多变等特点，其复杂性给雷达探测带来极大挑战。在动态集群目标的复杂特征中，电磁散射特性是十分有参考意义的一类特征。
传统的电磁散射特性计算主要针对单个或多个静止的目标，对于运动目标的电磁散射特性计算，可以离散成一系列单个时刻下静止目标的电磁散射特性计算。但是在集群目标飞行的不同阶段，各目标的电磁散射特征和目标间的相互作用表现出不尽相同的特征，传统对单个目标进行的电磁散射特性计算的方式应用在空间动态集群目标上，准确性较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置，能够提高电磁散射特性仿真准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法，包括：
基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段；其中，每一个行程阶段采取的观测策略为整体观测策略或单独观测策略；
分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型；
基于观测间隔确定对集群目标在所述行程轨迹上的观测时刻；
针对每一个当前观测时刻，均执行：基于当前观测时刻所对应的观测策略，更新当前观测时刻的模型参数，以根据更新后的模型参数生成当前观测时刻的电磁散射回波数据；
基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据。
一个可能的实现方式中，所述基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段，包括：
基于预先加载的集群目标的行程轨迹，确定在每一个时刻集群目标间的距离是否满足第一设定条件；
若是，确定整体观测策略和单独观测策略的电磁散射特性差异；并根据电磁散射特性差异和单独观测策略的电磁散射特性，确定总耦合散射特性对雷达观测结果的影响度；当该影响度小于门限值时，则该时刻采用单独观测策略；当该影响度不小于该门限值时，则该时刻采用整体观测策略；
若否，则该时刻采用整体观测策略；
基于每一个时刻采用的观测策略形成集群目标在所述行程轨迹上的多个行程阶段。
一个可能的实现方式中，所述分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型，包括：
基于雷达经纬高坐标，确定地心地固坐标系下的雷达坐标；
根据地心地固坐标系下的雷达坐标，确定对应每一种观测策略时的地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量；
将地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量转换至目标本体系，以根据目标本体系下的雷达视线方向矢量得到雷达视线方向矢量在目标本体系下的方位角和俯仰角；
基于北天东坐标系与地心地固坐标系的转换关系以及北天东坐标系下的目标姿态角，确定雷达坐标系下的目标姿态角。
一个可能的实现方式中，对于整体观测策略，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量由地心地固坐标系下的雷达坐标与集群目标参考坐标系的原点坐标的差值来确定；
对于单独观测策略，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量由地心地固坐标系下的雷达坐标与目标坐标的差值来确定。
一个可能的实现方式中，所述基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据，包括：
利用AMDF法提取目标的姿态角变化周期t1；
对每一个观测时刻前的t1时长对应的时刻进行计算，得到第一RCS序列；计算所述第一RCS序列的中位值；对每t1时长中的极大值进行曲线拟合；基于拟合曲线对相邻观测时刻之间的数据进行填充，得到第二RCS序列，并根据所述中位值对填充后的数据按照拟合曲线进行调整，得到调整后电磁散射回波数据。
一个可能的实现方式中，所述利用AMDF法提取目标的姿态角变化周期，包括：
对获取的目标姿态角序列进行AMDF计算，得到第一姿态角序列；
将所述第一姿态角序列进行CHF-AMDF处理，得到第二姿态角序列；
将所述第一姿态角序列和第二姿态角序列进行做差运算，得到相应的差值序列；
将所述差值序列进行CAMDF处理，得到第三姿态角序列；
确定所述第三姿态角序列的峰值点，并从所述峰值点开始向所述第三姿态角序列的边缘方向搜索谷值点；所述谷值点与所述峰值点的长度不大于所述第三姿态角序列长度的一半；
将所述谷值点位置除以采样频率的商值确定为目标的姿态角变化周期。
一个可能的实现方式中，所述根据所述中位值对填充后的数据按照拟合曲线进行调整，包括：
按照如下公式进行调整，得到调整后的电磁散射回波数据E3(i):
Figure BDA0003862133430000031
其中，P(j)为每t1时长内数据的极大值组成的序列，Med为所述中位值，Fit(i)为每一个时刻i对应的拟合曲线值，E2(i)为所述第二RCS序列。
第二方面，本发明实施例还提供了一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真装置，包括：
划分单元，用于基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段；其中，每一个行程阶段采取的观测策略为整体观测策略或单独观测策略；
模型建立单元，用于分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型；
确定单元，用于基于观测间隔确定对集群目标在所述行程轨迹上的观测时刻；
回波数据生成单元，用于针对每一个当前观测时刻，均执行：基于当前观测时刻所对应的观测策略，更新当前观测时刻的模型参数，以根据更新后的模型参数生成当前观测时刻的电磁散射回波数据；
所述回波数据生成单元，还用于基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。
本发明实施例提供了一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置，根据集群目标的状态将行程轨迹划分为多个行程阶段，以使不同行程阶段采用不同的观测策略，从分考虑了目标的状态是否产生耦合散射问题，并且，通过建立不同观测策略的几何模型，在生成电磁散射回波数据时，能够通过几何模型进行实时更新，从而可以提高空间动态集群目标的电磁散射特性仿真准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法流程图；
图2是本发明一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；
图3是本发明一实施例提供的一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真装置结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例提供了一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法，该方法包括：
步骤100，基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段；其中，每一个行程阶段采取的观测策略为整体观测策略或单独观测策略；
步骤102，分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型；
步骤104，基于观测间隔确定对集群目标在所述行程轨迹上的观测时刻；
步骤106，针对每一个当前观测时刻，均执行：基于当前观测时刻所对应的观测策略，更新当前观测时刻的模型参数，以根据更新后的模型参数生成当前观测时刻的电磁散射回波数据；
步骤108，基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据。
本发明实施例中，根据集群目标的状态将行程轨迹划分为多个行程阶段，以使不同行程阶段采用不同的观测策略，充分考虑了目标的状态是否产生耦合散射问题，并且，通过建立不同观测策略的几何模型，在生成电磁散射回波数据时，能够通过几何模型进行实时更新，从而可以提高空间动态集群目标的电磁散射特性仿真准确性。
下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。
首先，针对步骤100，基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段；其中，每一个行程阶段采取的观测策略为整体观测策略或单独观测策略。
集群目标在航行或飞行之前，其行程轨迹是预先规划好的，因此，集群目标的行程轨迹可以预先加载出来，以便于后续处理。
在雷达探测中，目标间距离较小时将产生较为显著的耦合散射特性。在电磁散射计算中，对于集群目标场景，当目标间的耦合作用减弱到一定程度时，在计算中就可以忽略，从而可以减少计算量，提高计算效率。
本发明实施例中，本步骤100至少可以通过如下步骤A1～A4来实现：
A1、基于预先加载的集群目标的行程轨迹，确定在每一个时刻集群目标间的距离是否满足第一设定条件；若是，执行步骤A2；若否，执行步骤A3；
为了评估目标距离较大时的耦合散射作用，当目标间距满足第一设定条件时，在计算中进行耦合散射特性评估，其中，该第一设定条件可以是：
Figure BDA0003862133430000061
其中，Rij表示集群中第i个目标和第j个目标的距离，Li和Lj分别表示第i个目标和第j个目标的最大尺寸，λ为电磁波波长。
A2、确定整体观测策略和单独观测策略的电磁散射特性差异；并根据电磁散射特性差异和单独观测策略的电磁散射特性，确定总耦合散射特性对雷达观测结果的影响度；当该影响度小于门限值时，则该时刻采用单独观测策略；当该影响度不小于该门限值时，则该时刻采用整体观测策略；
在计算中，为了评估耦合散射特性，在满足第一设定条件下，采取大时间间隔开展集群目标整体计算与各目标独立计算的差异性评估，两种途径获得的电磁散射特性差异可以表示为：
Figure BDA0003862133430000062
其中，Es(fk)表示集群目标整体计算时，第k个频点fk的电磁散射特性，Es,n(fk)表示各目标独立计算时，第n个目标在第k个频点fk的电磁散射特性，ΔEs(fk)表示该频点处两种途径获得的电磁散射特性差异。
从而，可以得到总的耦合散射特性对于雷达观测结果的影响度η，用耦合散射回波功率与各目标独立散射回波功率的比值来表示，即：
Figure BDA0003862133430000071
其中，当η小于指定门限值η0时，即η＜η0，则耦合散射特性可以忽略，采用单独观测策略。而当η较大时，则耦合散射不可忽略，采用整体观测策略。
A3、该时刻采用整体观测策略；
A4、基于每一个时刻采用的观测策略形成集群目标在所述行程轨迹上的多个行程阶段。
在划分时，若相邻时刻采用的观测策略相同，则划分至同一个行程阶段内。
需要说明的是，除上述方式对行程轨迹划分成多个行程阶段以外，还可以使用其它方式，比如，通过设定距离阈值，若集群目标的距离超出该距离阈值，则采用单独观测策略，否则采用整体观测策略，并基于确定的观测策略进行行程阶段划分。
然后针对步骤102，分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型。
集群目标观测场景几何建模方法，该方法通过建立地心地固坐标系、雷达坐标系、北天东坐标系、集群目标参考坐标系将雷达观测动态集群目标的场景转换为随雷达视线方向变化的参数信息，包括雷达相对于目标的实时方位角和俯仰角以及目标在雷达观测下的实时姿态角。
具体地，本步骤102中几何模型的建立过程可以包括如下步骤B1～B4：
B1、基于雷达经纬高坐标，确定地心地固坐标系下的雷达坐标；
在雷达侧已知雷达经度为L，纬度为B，高度为H，经纬高坐标与地心地固坐标系下的雷达坐标的转换关系为：
Figure BDA0003862133430000072
其中，(X,Y,Z)为地心地固坐标系下的雷达坐标，e为椭球偏心率，N为基准椭球体的曲率半径。
由经纬高坐标与地心地固坐标系下的坐标转换关系可以得到地心地固坐标系下的雷达坐标。
B2、根据地心地固坐标系下的雷达坐标，确定对应每一种观测策略时的地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量；
本发明实施例中，对于整体观测策略，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量由地心地固坐标系下的雷达坐标与集群目标参考坐标系的原点坐标的差值来确定，具体地，建立集群目标参考坐标系，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量为：
k1＝(XRadar-Xref,YRadar-Yref,ZRadar-Zref)
其中，Xref、Yref、Zref是集群目标参考坐标系的原点坐标，XRadar、YRadar、ZRadar是地心地固坐标系下的雷达坐标。
本发明实施例中，对于单独观测策略，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量由地心地固坐标系下的雷达坐标与目标坐标的差值来确定，具体地，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量为：
k1＝(XRadar-X,YRadar-Y,ZRadar-Z)
其中，X、Y、Z是目标当前时刻轨迹点坐标，XRadar、YRadar、ZRadar是地心地固坐标系下的雷达坐标。
B3、将地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量转换至目标本体系，以根据目标本体系下的雷达视线方向矢量得到雷达视线方向矢量在目标本体系下的方位角和俯仰角；
通过坐标转换将地心系下的雷达视线方向矢量转换到目标本体系。设转换到目标本体系后的雷达视线方向矢量为k2表示为
Figure BDA0003862133430000081
则可以得到雷达视线方向矢量在目标本体系下的方位角和俯仰角：
Figure BDA0003862133430000082
Figure BDA0003862133430000083
其中，
Figure BDA0003862133430000084
为雷达视线方向矢量在目标本体系下的方位角，θ为雷达视线方向矢量在目标本体系下的俯仰角。
B4、基于北天东坐标系与地心地固坐标系的转换关系以及北天东坐标系下的目标姿态角，确定雷达坐标系下的目标姿态角。
基于先验知识的目标姿态角是定义在北天东坐标系下的，因此需要由北天东坐标系和地心地固坐标系的转换关系得到雷达坐标系中的目标姿态角。从北天东坐标系转换到地心地固坐标系的姿态转换矩阵为：
Figure BDA0003862133430000091
其中，L为经度，B为纬度，H为高度。
同理，由于姿态转换矩阵是正交矩阵，根据正交矩阵的性质：正交矩阵的逆矩阵等于其转置矩阵，那么可直接得从地心地固系转换到北天东系的姿态转换矩阵为：
Figure BDA0003862133430000092
北天东坐标系到雷达坐标系的姿态转换矩阵可以反推出雷达坐标系中的目标姿态角，假设姿态转换矩阵为：
Figure BDA0003862133430000093
则由姿态转换矩阵可以反推出姿态角为：
α＝arctan(C32,C33)
β＝asin(-C31)
γ＝arctan(C21,C11)
其中，γ为偏航角，β为俯仰角，α为滚转角。
接下来针对步骤104“基于观测间隔确定对集群目标在所述行程轨迹上的观测时刻”和步骤106“针对每一个当前观测时刻，均执行：基于当前观测时刻所对应的观测策略，更新当前观测时刻的模型参数，以根据更新后的模型参数生成当前观测时刻的电磁散射回波数据”同时进行说明。
其中，观测间隔可以根据实际需求设定，也可以是实时观测。
针对整体观测策略，更新每一时刻的几何模型、目标姿态角、目标相对于集群坐标系的位置和雷达视线信息。针对单独观测策略，更新每一时刻的目标姿态角和雷达视线信息，得到当前观测时刻的电磁散射回波数据。
在目标散射特征分析和提取中，经过对HRRP分析可知，散射经不同散射机理产生的散射回波，若在空间上不重合，表现为明显的散射中心特征，就可能分离出来。复指数(Complex Exponential，CE)模型可用于描述和提取目标散射特征包含的各散射中心的参数信息，特别是包含了散射中心相对于参考中心的位置，从而可用于目标的散射特征提取。在模型参数求解前，需要对目标散射中心的数量进行估计。假设目标的散射是由P个散射中心的相量叠加得出，采用PO+SBR法计算得到的频域散射场为Es(fk)，则由复指数模型表示的目标散射场为：
Figure BDA0003862133430000101
其中，ai和αi分别表示第i个散射中心的复幅度和频率色散因子；ri为第i个散射中心到目标参考中心的距离，c为光速。若起始频率为f1，频率向量为：
fk＝f1+(k-1)Δf(k＝1,2,…,N)
在模型参数求解过程中，根据估计的模型阶数确定所建立的Hankel矩阵的维数，模型阶数就是散射中心数目的最大估计值，根据输入的稀疏频点散射场回波数据，进而通过矩阵运算求解模型参数ai、αi和ri，再求得密集频点对应的散射场回波数据。
最后针对步骤108，基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据。
由于采用观测间隔对集群目标进行观测，会漏除部分回波数据，因此，需要生成整个行程轨迹的电磁散射回波数据。具体地，本步骤108可以采用如下步骤实现：
C1、利用AMDF法提取目标的姿态角变化周期t1；
对于周期性运动的目标，其单一频点下的RCS序列随姿态角呈现周期性的变化。对于姿态角周期性变化的目标，可以利用AMDF法提取目标的周期。具体地，本步骤可以包括：
C11、对获取的目标姿态角序列进行AMDF计算，得到第一姿态角序列；
C12、将所述第一姿态角序列进行CHF-AMDF处理，得到第二姿态角序列；
C13、将所述第一姿态角序列和第二姿态角序列进行做差运算，得到相应的差值序列；
C14、将所述差值序列进行CAMDF处理，得到第三姿态角序列；
C15、确定所述第三姿态角序列的峰值点，并从所述峰值点开始向所述第三姿态角序列的边缘方向搜索谷值点；所述谷值点与所述峰值点的长度不大于所述第三姿态角序列长度的一半；
C16、将所述谷值点位置除以采样频率的商值确定为目标的姿态角变化周期。
C2、对每一个观测时刻前的t1时长对应的时刻进行计算，得到第一RCS序列；计算所述第一RCS序列的中位值；对每t1时长中的极大值进行曲线拟合；基于拟合曲线对相邻观测时刻之间的数据进行填充，得到第二RCS序列，并根据所述中位值对填充后的数据按照拟合曲线进行调整，得到调整后电磁散射回波数据。
其中，观测间隔可以为t2。在进行曲线拟合时可以采用Matlab中的cftool工具箱中的cubic对极大值点进行曲线拟合。在对相邻观测时刻之间的数据进行填充时，以将每t1时长的数据进行复制以进行填充。
本步骤中，在调整时，由于小于中位值的数据带来的影响极低，所以不对这部分数据进行调整处理。对于大于中位值的数据，按照比值进行调整，具体可以按照如下公式进行调整，得到调整后的电磁散射回波数据E3(i):
Figure BDA0003862133430000111
其中，P(j)为每t1时长内数据的极大值组成的序列，Med为所述中位值，Fit(i)为每一个时刻i对应的拟合曲线值，E2(i)为所述第二RCS序列。
如图2、图3所示，本发明实施例提供了一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图2所示，为本发明实施例提供的一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真装置所在电子设备的一种硬件架构图，除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的电子设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图3所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在电子设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序读取到内存中运行形成的。本实施例提供的一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真装置，包括：
划分单元301，用于基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段；其中，每一个行程阶段采取的观测策略为整体观测策略或单独观测策略；
模型建立单元302，用于分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型；
确定单元303，用于基于观测间隔确定对集群目标在所述行程轨迹上的观测时刻；
回波数据生成单元304，用于针对每一个当前观测时刻，均执行：基于当前观测时刻所对应的观测策略，更新当前观测时刻的模型参数，以根据更新后的模型参数生成当前观测时刻的电磁散射回波数据；
所述回波数据生成单元304，还用于基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据。
在本发明一个实施例中，所述划分单元，具体用于：基于预先加载的集群目标的行程轨迹，确定在每一个时刻集群目标间的距离是否满足第一设定条件；若是，确定整体观测策略和单独观测策略的电磁散射特性差异；并根据电磁散射特性差异和单独观测策略的电磁散射特性，确定总耦合散射特性对雷达观测结果的影响度；当该影响度小于门限值时，则该时刻采用单独观测策略；当该影响度不小于该门限值时，则该时刻采用整体观测策略；若否，则该时刻采用整体观测策略；基于每一个时刻采用的观测策略形成集群目标在所述行程轨迹上的多个行程阶段。
在本发明一个实施例中，所述模型建立单元，具体用于：基于雷达经纬高坐标，确定地心地固坐标系下的雷达坐标；根据地心地固坐标系下的雷达坐标，确定对应每一种观测策略时的地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量；将地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量转换至目标本体系，以根据目标本体系下的雷达视线方向矢量得到雷达视线方向矢量在目标本体系下的方位角和俯仰角；基于北天东坐标系与地心地固坐标系的转换关系以及北天东坐标系下的目标姿态角，确定雷达坐标系下的目标姿态角。
在本发明一个实施例中，对于整体观测策略，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量由地心地固坐标系下的雷达坐标与集群目标参考坐标系的原点坐标的差值来确定；对于单独观测策略，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量由地心地固坐标系下的雷达坐标与目标坐标的差值来确定。
在本发明一个实施例中，所述回波数据生成单元在基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据时，具体用于利用AMDF法提取目标的姿态角变化周期t1；对每一个观测时刻前的t1时长对应的时刻进行计算，得到第一RCS序列；计算所述第一RCS序列的中位值；对每t1时长中的极大值进行曲线拟合；基于拟合曲线对相邻观测时刻之间的数据进行填充，得到第二RCS序列，并根据所述中位值对填充后的数据按照拟合曲线进行调整，得到调整后电磁散射回波数据。
在本发明一个实施例中，所述回波数据生成单元在利用AMDF法提取目标的姿态角变化周期时，具体用于：对获取的目标姿态角序列进行AMDF计算，得到第一姿态角序列；将所述第一姿态角序列进行CHF-AMDF处理，得到第二姿态角序列；将所述第一姿态角序列和第二姿态角序列进行做差运算，得到相应的差值序列；将所述差值序列进行CAMDF处理，得到第三姿态角序列；确定所述第三姿态角序列的峰值点，并从所述峰值点开始向所述第三姿态角序列的边缘方向搜索谷值点；所述谷值点与所述峰值点的长度不大于所述第三姿态角序列长度的一半；将所述谷值点位置除以采样频率的商值确定为目标的姿态角变化周期。
在本发明一个实施例中，所述回波数据生成单元在根据所述中位值对填充后的数据按照拟合曲线进行调整时，具体用于按照如下公式进行调整，得到调整后的电磁散射回波数据E3(i):
Figure BDA0003862133430000131
其中，P(j)为每t1时长内数据的极大值组成的序列，Med为所述中位值，Fit(i)为每一个时刻i对应的拟合曲线值，E2(i)为所述第二RCS序列。
可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。
上述装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一实施例中的一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法。
具体地，可以提供配有存储介质的***或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该***或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作***等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到***计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法，其特征在于，包括：
基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段；其中，每一个行程阶段采取的观测策略为整体观测策略或单独观测策略；
分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型；
基于观测间隔确定对集群目标在所述行程轨迹上的观测时刻；
针对每一个当前观测时刻，均执行：基于当前观测时刻所对应的观测策略，更新当前观测时刻的模型参数，以根据更新后的模型参数生成当前观测时刻的电磁散射回波数据；
基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段，包括：
基于预先加载的集群目标的行程轨迹，确定在每一个时刻集群目标间的距离是否满足第一设定条件；
若是，确定整体观测策略和单独观测策略的电磁散射特性差异；并根据电磁散射特性差异和单独观测策略的电磁散射特性，确定总耦合散射特性对雷达观测结果的影响度；当该影响度小于门限值时，则该时刻采用单独观测策略；当该影响度不小于该门限值时，则该时刻采用整体观测策略；
若否，则该时刻采用整体观测策略；
基于每一个时刻采用的观测策略形成集群目标在所述行程轨迹上的多个行程阶段。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型，包括：
基于雷达经纬高坐标，确定地心地固坐标系下的雷达坐标；
根据地心地固坐标系下的雷达坐标，确定对应每一种观测策略时的地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量；
将地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量转换至目标本体系，以根据目标本体系下的雷达视线方向矢量得到雷达视线方向矢量在目标本体系下的方位角和俯仰角；
基于北天东坐标系与地心地固坐标系的转换关系以及北天东坐标系下的目标姿态角，确定雷达坐标系下的目标姿态角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
对于整体观测策略，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量由地心地固坐标系下的雷达坐标与集群目标参考坐标系的原点坐标的差值来确定；
对于单独观测策略，地心地固坐标系下的雷达视线方向矢量由地心地固坐标系下的雷达坐标与目标坐标的差值来确定。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据，包括：
利用AMDF法提取目标的姿态角变化周期t1；
对每一个观测时刻前的t1时长对应的时刻进行计算，得到第一RCS序列；计算所述第一RCS序列的中位值；对每t1时长中的极大值进行曲线拟合；基于拟合曲线对相邻观测时刻之间的数据进行填充，得到第二RCS序列，并根据所述中位值对填充后的数据按照拟合曲线进行调整，得到调整后电磁散射回波数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用AMDF法提取目标的姿态角变化周期，包括：
对获取的目标姿态角序列进行AMDF计算，得到第一姿态角序列；
将所述第一姿态角序列进行CHF-AMDF处理，得到第二姿态角序列；
将所述第一姿态角序列和第二姿态角序列进行做差运算，得到相应的差值序列；
将所述差值序列进行CAMDF处理，得到第三姿态角序列；
确定所述第三姿态角序列的峰值点，并从所述峰值点开始向所述第三姿态角序列的边缘方向搜索谷值点；所述谷值点与所述峰值点的长度不大于所述第三姿态角序列长度的一半；
将所述谷值点位置除以采样频率的商值确定为目标的姿态角变化周期。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述中位值对填充后的数据按照拟合曲线进行调整，包括：
按照如下公式进行调整，得到调整后的电磁散射回波数据E3(i)：
Figure FDA0003862133420000031
其中，P(j)为每t1时长内数据的极大值组成的序列，Med为所述中位值，Fit(i)为每一个时刻i对应的拟合曲线值，E2(i)为所述第二RCS序列。
8.一种空间动态集群目标电磁散射特性仿真装置，其特征在于，包括：
划分单元，用于基于预先加载的集群目标的行程轨迹，根据集群目标的状态将所述行程轨迹划分为多个行程阶段；其中，每一个行程阶段采取的观测策略为整体观测策略或单独观测策略；
模型建立单元，用于分别建立整体观测策略和单独观测策略的几何模型；
确定单元，用于基于观测间隔确定对集群目标在所述行程轨迹上的观测时刻；
回波数据生成单元，用于针对每一个当前观测时刻，均执行：基于当前观测时刻所对应的观测策略，更新当前观测时刻的模型参数，以根据更新后的模型参数生成当前观测时刻的电磁散射回波数据；
所述回波数据生成单元，还用于基于每一个观测时刻的电磁散射回波数据，生成所述行程轨迹对应的电磁散射回波数据。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
CN202211167981.XA 2022-09-23 2022-09-23 空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置 Pending CN115345030A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211167981.XA CN115345030A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211167981.XA CN115345030A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115345030A true CN115345030A (zh) 2022-11-15

Family

ID=83956387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211167981.XA Pending CN115345030A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115345030A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116310399A (zh) * 2023-03-22 2023-06-23 中南大学 基于ae-cnn的高维特征图谱目标识别方法及***

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116310399A (zh) * 2023-03-22 2023-06-23 中南大学 基于ae-cnn的高维特征图谱目标识别方法及***
CN116310399B (zh) * 2023-03-22 2024-04-09 中南大学 基于ae-cnn的高维特征图谱目标识别方法及***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104614713B (zh) 一种适合于艇载雷达***的雷达回波信号模拟器
CN104076355B (zh) 基于动态规划的强杂波环境中弱小目标检测前跟踪方法
CN103093057B (zh) 一种船舶导航雷达信号仿真方法
CN112070894B (zh) 真实环境导航多径实时仿真方法、装置、介质及电子设备
CN109655826B (zh) 一种低慢小目标轨迹滤波方法及装置
CN110146846B (zh) 一种声源位置估计方法、可读存储介质及计算机设备
US20220057485A1 (en) Methods and systems for testing automotive radar using radar data cube emulator
CN109901165B (zh) 星载sar回波的模拟装置及模拟方法
CN107765226A (zh) 一种sar卫星雷达回波模拟方法、***和介质
Jiang et al. Optimal allocation of cooperative jamming resource based on hybrid quantum‐behaved particle swarm optimisation and genetic algorithm
CN104459661B (zh) 检测快速火炮类微弱目标的方法
CN108693510B (zh) 基于gpu的知识辅助机载机会阵地杂波快速仿真方法
CN115345030A (zh) 空间动态集群目标电磁散射特性仿真方法及装置
CN115435787B (zh) 一种基于改进蝴蝶算法的无人机三维路径规划方法及***
CN104880698B (zh) 基于距离频域多项式相位变换的空间机动目标检测方法
Koks Numerical calculations for passive geolocation scenarios
Baralli et al. GPU-based real-time synthetic aperture sonar processing on-board autonomous underwater vehicles
CN111833381A (zh) 一种无人机目标跟踪轨迹生成方法、无人机及存储介质
CN115128559A (zh) 机载相控阵雷达实时信号级回波模拟方法及装置
CN110320491A (zh) 波达方向的计算方法、装置及电子设备
CN111880438B (zh) 一种基于双/多基sar成像的半实物仿真***
CN105866743A (zh) 基于混响室的雷达杂波频谱特性模拟***及方法
Ehrman et al. Automated target recognition using passive radar and coordinated flight models
CN108845318A (zh) 基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法
CN110596668B (zh) 基于互逆深度神经网络的目标外辐射源被动定位方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination