一种复杂目标RCS等效性模拟装置设计方法与流程

本发明涉及电磁散射模拟装置设计领域，具体涉及一种复杂目标rcs等效性模拟装置设计方法。

背景技术：

1、复杂目标的雷达散射特性等效模拟是雷达系统测试、目标识别算法验证及靶标设计等领域的关键技术，其核心在于利用物理装置精确复现目标在宽角度范围内的电磁散射响应。传统模拟装置设计方法通常依赖于对目标整体结构的简单缩放或单一散射源的模拟，难以准确反映复杂目标在不同观测视角下由多个强散射结构共同作用形成的分布特性。为实现宽角度范围内的精确模拟，现有技术常需布置大量散射单元，导致靶标结构复杂、成本高昂且缺乏设计指导。此外，现有方法缺乏系统性，无法有效提取目标关键散射特征并将其转化为物理阵列的布局参数，严重制约了等效模拟的精度与效率。

2、现有技术在将目标多视角散射特性分析与物理等效装置设计相结合方面存在明显断层。一方面，电磁散射计算与散射中心提取技术能够精确表征目标的精细散射结构，为理解目标机理提供了理论基础；另一方面，角反射器阵列设计方法侧重于工程实现，但缺乏对目标内在散射中心分布的系统性利用。现有技术普遍存在从散射模型到物理布局的转化难题，导致等效靶标的设计精度与通用性不足。

3、因此，亟需一种复杂目标rcs等效性模拟装置设计方法，实现高保真度、高灵活性的目标电磁特性物理模拟，为雷达装备测试与评估提供可靠的技术支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种复杂目标rcs等效性模拟装置设计方法，实现了利用有限数量角反阵列对复杂目标宽角度rcs特性的精确模拟。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种复杂目标rcs等效性模拟装置设计方法，包括：

3、步骤1，对目标进行分区，并提取多视角下散射中心，并通过对多视角下散射中心的聚焦获得各分区的主散射中心及其位置，并获取各主散射中心的有效幅度、俯仰向有效角度区间、方位向有效角度区间，以记录至主散射中心参数表中；

4、步骤2，基于所述主散射中心参数表，对每个主散射中心构建与其等效的角反阵列；根据各主散射中心的有效幅度确定角反阵列中基本单元的尺寸；通过对角反阵列的多层设计完成对主散射中心方位向有效角度区间的覆盖与rcs增强，通过角反阵列的不同层布局实现对主散射中心俯仰向有效角度区间的覆盖与rcs增强；

5、步骤3，根据各主散射中心的位置，将与各主散射中心对应的等效的角反阵列安装在一起，完成复杂目标rcs等效性模拟装置的构建。

6、可选地，角反阵列的基本单元为三角板角反射器。

7、可选地，根据各主散射中心的有效幅度确定角反阵列中三角板角反射器的尺寸的方法包括：

8、

9、式中，为一主散射中心的有效幅度，为圆周率常数，为三角板反射器中单块直角板的直角边的长度，为波长；

10、且同一角反阵列中的每个三角板角反射器的尺寸完全相同。

11、可选地，通过角反阵列的不同层布局实现对主散射中心俯仰向有效角度区间的覆盖与rcs增强的方法包括：

12、主散射中心对应的等效的角反阵列的俯仰向的层数表示为：

13、

14、当角反阵列的俯仰向的层数为1时，该层的三角板角反射器的俯仰角表示为：

15、

16、式中，、分别为一主散射中心的俯仰向有效角度区间的起始值和终止值；

17、当角反阵列的俯仰向的层数为2时，底层中的三角板角反射器的俯仰角为-20°，顶层中的三角板角反射器的俯仰角为+20°；

18、当角反阵列的俯仰向的层数为3时，底层中的三角板角反射器的俯仰角为-20°，中间层中的三角板角反射器的俯仰角为，顶层中的三角板角反射器的俯仰角为+20°。

19、可选地，在同一角反阵列中每层中三角板角反射器的排布均为同轴设计；每层中设置的多个三角板角反射器的俯仰角相同，且每层中所有三角板角反射器呈圆周排列，每个三角板角反射器的方位向口面均向外。

20、可选地，通过对角反阵列的多层设计完成对主散射中心方位向有效角度区间的覆盖与rcs增强的方法包括：

21、将三角板角反射器的对称轴方向的方位向夹角转换到水平面内，表示为：

22、

23、式中，为角反阵列的一层中三角板角反射器的对称轴与水平面的夹角；为同一层中相邻的三角板角反射器的对称轴之间的夹角；为同一层中相邻的三角板角反射器的对称轴投影到水平面的夹角；

24、计算角反阵列中该层三角板角反射器的数量为：

25、

26、式中，、分别为一主散射中心的方位向有效角度区间中的起始值和终止值；

27、当角反阵列中一层中的三角板角反射器数量为1时，该三角板角反射器的方位角为：

28、

29、当角反阵列中一层中的三角板角反射器数量为2时，则右侧三角板角反射器的方位角为，左侧三角板角反射器的方位角为；

30、当角反阵列中一层中的三角板角反射器数量大于2时，该层的三角板角反射器呈环形排布，且在该层中位于最左侧的三角板角反射器的方位角为，位于最右侧三角板角反射器的方位角为，位于最左侧的三角板角反射器和最右侧的三角板角反射器之间相邻三角板角反射器的方位角之差相等。

31、可选地，步骤1中，目标进行分区的方法包括：

32、将目标对应的强散射源划分为一个分区；按照目标外轮廓进行划分，使划分后的分区的聚合的分布式散射中心能够反映目标的外轮廓信息；将关键功能部件独立划分为其专属的分区；

33、根据分区的划分，构建每个分区的边界条件的求解规则。

34、可选地，通过对多视角下散射中心的聚焦获得各分区的主散射中心及其位置的方法包括：

35、计算各分区内所有散射中心的加权平均位置和相干叠加幅度，以得到各分区的一个主散射中心，表示为：

36、

37、

38、式中，为一个分区内的主散射中心位置矢量；为第n个散射中心的位置矢量；为当前分区内散射中心的数目；为第n个散射中心的散射矢量；为该分区内部主散射中心的散射矢量；为虚数单位；为入射电磁波波数。

39、可选地，获取各主散射中心的俯仰向有效角度区间、方位向有效角度区间的方法包括：

40、针对每个主散射中心，以主散射中心的幅度的峰值对应的观测俯仰角和观测方位角为中心，向四个方向延伸，记录主散射中心的幅度随观测俯仰角和观测方位角变化的情况；

41、设置门限，以判断该主散射中心在某个观测角度下是否有效；

42、当方位角的向左延展，且主散射中心的幅度随角度变化的下降值超过设定的门限时，记录该角度作为该分区的主散射中心方位角的起始门限；当方位角的向右延展，且主散射中心的幅度随角度变化的下降值超过设定的门限时，记录该角度作为该分区的主散射中心方位角的终止门限；当俯仰角的向下延展，且主散射中心的幅度随角度变化的下降值超过设定的门限时，记录该角度作为该分区的主散射中心俯仰角的起始门限；当俯仰角的向上延展，且主散射中心的幅度随角度变化的下降值超过设定的门限时，记录该角度作为该分区的主散射中心俯仰角的终止门限；

43、通过记录俯仰角的起始门限和终止门限、方位角的起始门限和终止门限，获得该分区内主散射中心的俯仰向有效角度区间和方位向有效角度区间。

44、可选地，对该分区的主散射中心在俯仰向有效角度区间、方位向有效角度区间内的幅度进行统计，将取主散射中心的幅度的中值作为该分区的主散射中心的有效幅值。

45、相对于现有技术，本发明的技术方案至少具有如下有益效果：

46、本发明建立从目标散射特性分析到角反阵列参数化设计的完整流程，实现了利用有限数量角反阵列对复杂目标宽角度rcs特性的精确模拟。通过建立散射中心参数与角反阵列物理布局的直接映射关系，将目标的精细散射特性转化为三角板角反射器的尺寸、位置和布局参数，实现了理论与工程的有效衔接。

47、本发明通过构建主散射中心参数表，并基于该参数表设计各主散射中心对应的角反阵列。这使得角反阵列的设计流程标准化，只需更换目标参数，即可灵活应用于不同复杂目标的等效模拟任务中，这使本发明所述设计方法具有很好的通用性。