[发明专利]无线电探测器的动态场景回波仿真方法

权利要求书

1.一种无线电探测器动态场景回波仿真方法，包括：

(1)工作场景建模及散射单元划分，包括：利用空间建模软件构造探测器的工作场景s，设定场景对象的对象类型、是否存在活动物体、其材质的电导率、磁导率、介电常数和后向散射系数参数、以及场景建模面片的外接圆最大尺度l，由下式给定

l≤min{λ8ϵ,rϵ}]]>

其中λ为探测器工作波段的波长，r是探测器的最短探测距离，ε是使两个点辐射源可看作一个点源时的探测器最小夹角弧度，算子min(·)表示两个数值的最小值；

(2)工作场景的格式转换：将场景模型s转换成相应的空间数据场景s1及相应的虚拟现实场景s2，前者s1用于计算回波信号强度，后者s2用于动态场景的显示；

(3)散射单元功率计算：工作场景散射单元的总数量为N，则在时间t，探测器与散射单元i间的距离为r_i(i＝1，2，…，N)、探测信号在散射单元i平面上的入射角为φ_i，探测器的发射功率为P_rad，其数值等于探测发射强度x(t)的平方，由下面公式计算探测器收到该散射单元i的散射功率P_r(i)，即

其中为散射单元i所在天线方位的增益，s_i为散射单元i的面积，θ_i为散射单元i与天线水平坐标平面之间的夹角，为散射单元i与天线垂直坐标平面之间的夹角；

(4)高频电流幅度计算：根据探测器收发天线的增益G、输入电阻R_in、辐射电阻R_rad、损耗电阻R_loss参数，计算场景散射单元i的回波功率p_r(i)在天线上激发的高频电流强度I(i)；

(5)由探测器接收到散射单元i的回波信号强度I(i)，根据下面的公式计算该散射单元i的回波信号v_o(t，i)，即

其中f_pm(t)是发射机的调相信号，f_fm(t)是调频信号，r(t)是探测器和目标的距离，c是电磁波的波速，t′＝t-2r(t)/c。最后，将所有散射单元的回波信号v_o(t，i)叠加起来，获得探测器在时间t时接收到回波信号v_o(t)；

(6)在时间t+Δt时刻，根据探测器和场景物体的运动参数，给定其空间数据场景s1和显示场景s2中的位置，实现场景s1与场景s2的同步，再按步骤3-5计算探测器在t+Δt时刻的回波信号v_o(t+Δt)；

(7)最后，将步骤3-6按仿真时间隔Δt持续下去，实现动态场景的回波仿真，具有动态场景显示和回波信号显示功能。

2.根据权利要求1所述的无线电探测器动态场景回波仿真方法步骤1中，用散射单元的最小外接圆直径l作为散射单元划分精度的指标；散射单元划分的形状没有限制，可划分成三角形、四边形或其他多边形；其最小外接圆直接径l的大小，需要考虑到探测器的工作频率、目标与探测器的相对距离、信号仿真精度因素，将所有散射单元当作点目标处理。

3.根据权利要求1所述的无线电探测器动态场景回波仿真方法步骤2可分两个步骤实施：(1)由场景模型s的物体对象及其空间几何数据在空间立体建模软件中的组织结构，将整个场景中的物体对象及其空间几何数据、坐标系统及相应的坐标变换矩阵导出，获得空间数据场景s1，该场景用于计算每个仿真时刻的回波信号；(2)由空间建模软件的虚拟现实导出工具，直接将工作场景转换为虚拟显示的场景s2，该场景可由大多的虚拟现实浏览器查看。

4.根据权利要求1所述的无线电探测器动态场景回波仿真方法，其中回波信号计算是一种零中频的回波计算，具体为：(1)将无线电探测器的发射信号看作由三种f_am(t)、f_pm(t)和f_fm(t)调制信号构成，即幅度调制信号f_am(t)、相位调制信号f_pm(t)和频率调制信号f_fm(t)，实际探测器发射功率是由幅度调制信号f_am(t)确定，而相位调制信号f_pm(t)和频率调制信号f_fm(t)仅影响发射信号的相位；(2)该公式由探测器收发信号间的函数关系得到，考虑了调制发射信号上变频和接收信号下频的实现过程(3)考虑了探测信号的工作场景中传播过程，是具体场景的信号仿真计算。