[发明专利]一种平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法

说明书

本发明公开一种平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，包含：S1、在近场区域内任意位置进行近场散射单站采样，记录每个采样点的天线接收电压及采样点位置；S2、划分近场区域形成多层分组结构；S3、分析转移算子，计算每层分组的有效角谱宽度，设置阈值；S4、将转移算子作用于多层分组结构中的最高级组的组中心，以递归形式从父级组中心配置到其子级组中心，直到配置至实际采样点；S5、使用高斯勒让德积分格式数值实现单位角谱球上的积分；S6、进行迭代计算，计算最小余量，重复步骤S4和步骤S5，直到迭代收敛；S7、获得目标RCS。本发明只在部分对远场贡献较大方向上采样，降低转移矩阵填充量以及转移操作的计算量，降低近远场转换计算量。

技术领域

本发明涉及目标电磁散射与逆散射以及快速算法领域，特别涉及一种平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法。

背景技术

近远场转换算法是目标RCS(雷达散射截面积)近场测试的关键组成部分之一。目标RCS测试需要满足远场条件，目前较为成熟的方法有远场测试和紧缩场测试。然而，对于电大尺寸目标RCS测试，远场测试需要面积巨大的地平场，紧缩场测试需要昂贵的反射面设施。

近年来发展活跃的RCS近场测试技术，在不满足远场条件的近场进行测试，再通过近远场转换算法得到目标RCS，具有低廉便捷的特点。近远场转换算法是近场测试的关键。近远场转换算法与近场测试方式有关，对于均匀采样的圆周单站测试方式，常采用基于近场成像的近远场转换方法；对于非均匀采样测试方式，采用基于平面波谱的多层分组结构快速近远场转换方法。

在基于平面波谱的多层分组结构快速近远场转换方法中，填充每层的转移算子矩阵是重要而耗时的一步。转移算子的截断阶数L决定了转移矩阵的规模，每层的L由波数、该层包络盒的尺寸、以及精度决定。在进行转移矩阵填充时，如果在全角谱域采样，当L增大时，转移矩阵的规模将非常大，对计算机内存和计算时间都是挑战。本发明提供了一种平面波谱方向选择方法，减少采样量，加速近远场转换加速算法。

在检索到的国内外公开及有限范围发表的文献中，关于基于近场成像的近远场转换方法的，例如专利申请“基于线迹扫描二维近场成像的反向散射截面测量方法”(公开号：CN104199026A)介绍了沿着近场一维设定线迹扫面成像的近远场转换方法，例如论文“基于聚束SAR成像的目标RCS近远场转换方法”(《制导与引信》2016-12-15)介绍以近场校正成像为基础，通过近场电磁散射特性测试数据与修正函数卷积获取目标远场RCS的方法。关于基于多层平面波分解的，有专利申请“基于多层平面波分解的一维单站RCS近远场转换方法”(公开号：CN105372640A)和专利“一种多层分组结构快速近远场转换方法”(公开号：CN106485071A)，分别介绍了一维单站近远场转换方法和多层分组结构的近远场转换技术，国内没有该方面的论文发表。综上所述，现有技术均未公开平面波方向可选择的近远场转换加速方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，用于多层分组结构的多层平面波谱近远场转换方法的加速，具体方法是指在转移矩阵填充时，只选择主要方向的平面波谱分量，代替整个谱域的平面波谱，使得转移矩阵填充时间变短，也简化了最顶层的转移操作过程，从而降低了整个近远场转换计算时间。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，该方法包含以下步骤：

S1、在近场区域内使用任意天线在任意位置进行近场散射单站采样，记录每个采样点的天线接收电压及采样点位置；

S2、对近场区域进行划分，使得所有测试点共同形成一个多层分组结构；

S3、通过对转移算子进行分析，计算每层分组的有效角谱宽度，并设置一个阈值，如果某一方向的转移算子幅度小于该阈值时，则不计入该方向的平面波；