目标激光雷达截面的计算方法及应用研究

依据激光测量系统的设计、评价需要,对目标激光雷达截面（LRCS）的计算方法及应用等有关问题进行了研究。在讨论LRCS一般计算方法的基础上,重点针对镜面反射目标,提出了一种简便的LRCS工程估算方法,并应用于激光角反射器目标和“猫眼”目标,得到了相应的LRCS估算公式;从目标LRCS的角度推导出激光测量方程,该方程可普遍适用于各类激光测量系统和各种散射特性目标,并具有应用简单、方便的特点,可广泛应用于各类激光测量系统的论证设计和性能评价。     

复杂目标后向LRCS的计算

本文根据粗糙目标激光雷达散射截面(LRCS)的特点和工程建模方法,对复杂目标几何建模,消隐处理以及粗糙面特性研究的方法进行了分析和讨论.计算了飞机缩比模型在1.06m的后向LRCS,数值结果和实验有较好的吻合.     

空间目标激光雷达散射截面仿真分析

空间目标激光散射特性建模与仿真分析是激光主动探测系统论证设计、性能评价的前提和基础,激光雷达截面(LRCS)是目标激光散射特性的综合反映.研究了适用于激光主动探测系统的双向反射分布函数(BRDF)模型,针对空间目标不同表面材质类型提出了一种基于OpenGL的空间目标LRCS可视化计算方法,建立了由不同表面材质组成的某卫星三维模型,仿真分析了在不同姿态角和电池阵转角条件下的空间目标LRCS值.结果表明,该空间目标LRCS的变化范围为0.1～100m2.仿真结果可为空间目标激光主动探测系统设计提供参考和依据.     

入射角对"猫眼"目标特性的影响

激光雷达截面(LRCS)能够综合表征目标激光散射特性,在激光主动探测系统论证设计、探测性能估算中有广泛的应用.从LRCS定义出发,建立了正入射与斜入射条件下离焦"猫眼"目标的LRCS模型,得到了正入射与斜入射条件下离焦"猫眼"目标的探测距离计算公式,讨论了目标LRCS及主动探测距离随入射角和离焦量变化的规律,对入射角和...     

非理想条件下LRCS测量误差分析和校正

为了减小激光雷达散射截面(LRCS)测量过程中激光能量和大气状态不稳定带来的测量误差,提高LRCS测量准确度,采用基于多个探测单元同时测量的多站对比误差校正方法,推导了一个新的LRCS计算公式,讨论了传统对比方法测量LRCS的适用范围和局限性,分析了在非理想条件下激光器的能量起伏和大气状态的变化对LRCS计算带来的误差,并通过实验对两种方法的测量结果进行了分析比对。结果表明,设计的多站比对测量方法科学可行,采用多站对比公式计算的LRCS值准确度高,可以有效减小或消除测量过程中激光能量和大气状态的不稳定带来的测量误差。     

基于Unigraphics的雷达截面预估软件设计

针对复杂目标外形与隐身性能一体化分析设计的实际需要,分析了雷达散射截面(RCS)计算与CAD造型软件集成的优势,介绍了一种基于Unigraphics造型软件的雷达截面预估软件,论述了具体的开发设计方法.给出的预估算例表明,使用这套软件,不但能满足要求的预估精度,而且可以极大地简化预估过程,实现目标外形与隐身性能的一体化分析设计,大大提高目标的总体设计效率.     

激光雷达散射截面的比对测量法及其精度检测

野外目标激光雷达散射截面(LRCS)的测量通常使用比对测量方法.该方法受到测量系统激光光束模式,激光功率稳定性,大气吸收、散射和湍流,背景的激光漫反射回波,系统探测电路噪声等因素的影响.其中,测量系统激光光束模式是最重要的影响因素,造成了比对测量方法中LRCS测量精度难以客观、全面检测的问题.因此,在介绍LRCS的比对...     

考虑多次散射的复杂目标一体化电磁散射计算

在复杂目标电磁散射计算中,表面散射、棱边散射以及凹形结构的多次散射是最为重要的几种散射贡献。研 究了包含表面散射、棱边散射和凹形结构多次散射的复杂目标一体化电磁散射计算方法,开发了基于UG 建模软件的 一体化电磁散射计算软件,其中表面散射计算采用了图形电磁计算方法,棱边散射算法采用ILDC,并使用UG/Open 实现了复杂目标棱边自动识别,对于包含多次散射的腔体等凹形结构,开发了基于NURBS 曲面的射线追踪方法和SBR 算法,实现了腔体结构多次散射计算。所有算法都统一在UG 建模软件中开发,实现了从目标几何建模到散射计算的 一体化,简化了模型前处理过程。算例表明,所开发的一体化散射计算软件计算精度高,通用性强,具有很好的工程 应用价值。     

基于蒙特卡罗方法的隐身飞行器LRCS特性研究

针对激光雷达散射截面(Laser Radar Cross Section,LRCS)面元数量巨大、构造复杂、难以实现面积计算的难题,采用蒙特卡罗方法快速计算3DMAX高仿真隐身飞行模型各面元面积,结合双向反射分布函数,得到了飞行器的LRCS.就机腹照射和机背照射的LRCS进行了对比分析,结果表明:由于飞行器气动外形特点,飞行器腹部较为平整,而飞行器背部由于安置座舱、尾翼等原因,更可能使激光雷达接收到较强的散射光功率.     

多涂覆目标的RCS可视化计算

涂覆雷达吸波材料技术(RAM)是隐身技术中重要的技术之一,在现代隐身武器设计中得到广泛应用.GRECO方法使用Phong光照模型获取法矢等几何参数,只能处理目标表面单一涂覆的情况.使用索引法即用像素的颜色表示索引序号的方法,就可以处理目标表面不同部位有不同涂覆参数的多种涂覆情况.计算结果与相关文献进行比较,结果令人满意.     

复杂目标后向激光雷达散射截面计算与缩比模型测量比较

研究了复杂目标激光雷达散射截面(LRCS)与电磁波段雷达散射截面的差异，提出使用可视化技术计算复杂目标后向激光雷达散射截面的流程框图，并使用该技术对某飞机全尺寸模型进行了计算。将计算结果按缩比关系换算，得到了1：8缩比模型的散射截面。利用标准板定标法，在外场环境对1：8缩比模型进行了实际测量，获得了缩比模型散射截面的实验数据。对计算数据与测量数据进行了对比分析，结果表明，在目标主要散射方位，理论计算和测量结果一致；通过缩比模型的测量可以获取全尺寸目标的激光散射特性。     

激光雷达散射截面测量误差分析

论述了激光雷达散射截面(LRCS)信息的重要性,从基本定义出发,分析LRCS表达式及其物理意义。依据辐射传输原理和光电探测原理,推导LRCS测量数学模型。依据目标与照射光斑截面大小关系,引入了目标系数δ概念。从目标系数、辐射标定标准选择、激光照射系统性能、激光探测系统性能以及大气环境参数等诸多方面,较全面地分析了测量误差来源,以及减少或修正误差的方法,并以误差树的方式直观地表示了误差来源及影响作用。从测量数据可信性、可交换性和可用性原则出发,提出了测量数据记录要求,并编制了测量数据记录表。对开展激光雷达目标散射特性研究具有重要参考价值。     

基于FE-BI的介质粗糙面上方涂覆目标电磁散射特性研究

采用有限元-边界积分（finite element boundary integral,FE-BI）方法研究了介质粗糙面上方涂覆目标的复合电磁散射特性,推导了一维介质粗糙面上方二维涂覆目标电磁散射的FE-BI公式.在仿真中,采用功能强大的有限元方法模拟涂覆目标内部场,对于涂覆目标与粗糙面之间的多重耦合作用则通过边界积分方程方法进行考虑.结合Monte-Carlo方法,数值计算了介质高斯粗糙面上方涂覆圆柱目标的电磁散射,分析了涂层材料介电常数、粗糙面粗糙度以及介质粗糙面介电常数变化对复合模型双站散射系数的影响.数值结果表明,相比于传统矩量法（method of moment,MoM）,本文方法虽然在处理理想导体模型时效率略低,但可以处理MoM难以处理的复杂媒质电磁散射问题,且计算精度较高.     

DF31导弹各向异性材料涂覆RCS缩减优化设计

在目标表面合理涂覆各向异性吸波材料,能够有效缩减目标的雷达散射截面.文章以DF31导弹为例子,提出了一种适用于复杂几何外形的各向异性吸波材料涂覆目标雷达截面缩减的优化设计方法.该方法由通用几何建模方法、各向异性材料电磁散射高频计算方法、常用遗传算法三部分组成,以各向异性阻抗为优化参量.仿真结果表明,采用各向异性吸波材料涂覆能够显著降低目标的雷达散射截面.     

空间目标光学散射特性研究进展

空间目标光学散射特性建模与分析是空间光学监视系统论证设计、性能评价的前提和基础。以空间目标的可见光与激光散射特性为主要研究对象,分析了空间目标光学散射特性的基本研究内容和方法,介绍了国内外应用于卫星表面材料的比较典型的BRDF 模型,从卫星表面材料BRDF 测量与建模、目标可见光散射特性测量与仿真计算和空间目标LRCS 测量与仿真计算三个方面,介绍了国内外典型研究单位的研究成果以及下一步的研究发展方向。可为空间目标光学特性研究思路与方法提供借鉴。     

基于时域物理光学法的涂覆目标瞬态散射分析

为了对涂覆雷达吸波材料(RAM)的电大尺寸目标的时域瞬态散射特性和宽带RCS进行快速计算,以满足工程上对目标电磁散射特性的计算向宽频带、向时域靠拢的需求。通过引入阻抗边界条件(IBC),计算了涂覆RAM 目标表面的等效反射系数,将等效反射系数代入频域物理光学法(PO)的表达式,并进行逆傅里叶变换(IFT),推导出了适用于涂覆RAM的目标的时域物理光学法(TDPO)积分表达式。使用OpenGL 控制图形处理器(GPU)来对目标的面元模型进行消隐处理,提高了运算速度。最后通过两个仿真算例,对TDPO与频域PO计算所得的时域瞬态响应和宽带RCS 进行对比,验证了TDPO计算结果与频域PO计算结果具有同等精度。     

基于动态RCS的舰船雷达回波仿真与分析

研究电大复杂目标的雷达散射截面(RCS)计算及雷达回波模拟仿真技术具有重要意义。基于物理光学法（PO）和弹跳射线法（SBR）设计了一款仿真软件,综合考虑海杂波和噪声的作用,计算舰船动态RCS及雷达回波。针对3种形状、大小不同的船模计算RCS值并仿真分析这些船模在不同场景下的雷达回波信号。仿真结果表明,相比设定RCS均值的方法,动态RCS计算方法更适合在复杂的海面情况中识别目标特性并提取有效信息。研究结果可为雷达系统仿真中的目标识别及电磁隐身技术提供可靠计算方法。     

各向异性材料部分涂覆导体的散射特性研究

利用物理光学法(PO)与有限元法(FEM)混合方法,研究了有各向异性媒质局部涂覆的电大导体目标的电磁散射问题.在有复杂媒质涂覆的电小结构区域采用有限元法,在未涂覆媒质的电大导体区域采用物理光学法结合等效电磁流法.将两部分区域的边界进行消隐处理,考虑耦合效应,并利用共同的等相位面,将不同区域产生的散射场矢量叠加得到总散射场.文中的实例结果与传统的FEM很好的一致,说明了该方法的有效性和精确性.     

基于Pro／E的RCS计算

针对复杂目标外形RCS分析设计的实际需要,采用Pro／Toolkit程序开发技术,在VS2008环境下对Pro／E进行二次开发,实现了Pro／E造型软件与RCS预估分析的集成。论述了具体的开发设计方法,以物理光学法为基础,采用一种新型目标离散方法计算目标RCS。给出典型体的算例,表明算法具有较好的计算精度。该方法可以简化预估过程,实现目标外形与RCS的一体化分析,提高总体设计效率,因此具有较高的工程应用价值。     

各向异性材料涂覆目标电磁散射特性仿真

该文基于阻抗边界条件(IBC),提出了3维各向异性材料涂覆目标电磁散射特性的矩量法(MoM)解决方案。根据表面等效原理,采用感应电磁流以3维RWG(Rao-Wilton-Glisson)矢量基函数展开的伽略金法。以表面阻抗矩阵表征电磁参数,实现各向异性材料涂覆目标的电磁仿真,算例结果与Mie级数解等精确结果吻合良好。对各向异性材料涂覆复杂目标的电磁散射特性进行分析,为目标的雷达隐身和反隐身提供理论支持。