[发明专利]一种基于分段多项式拟合的空间目标RCS特性识别方法

说明书

本发明公开了一种基于分段多项式拟合的空间目标RCS特性识别方法，属于航天技术领域，是一种能够适用于不同空间目标形状姿态、尺寸和雷达频段的高效、实用的RCS归一化方法，提升了空间目标RCS特性识别率。本方法首先根据空间目标监视雷达的频段建立RCS分段拟合的多项式，然后对每个需要归一化的空间目标RCS测量值，根据多项式反算目标的物理尺寸，同时对需要归一化的频段也建立对应的RCS分段拟合的多项式，最后按照空间目标的物理尺寸计算在归一化频段下的RCS值用于空间目标RCS特性识别。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种基于分段多项式拟合的空间目标RCS特性识别方法。

背景技术

随着空间目标数量的急剧增加，为实现太空交通管理，避免航天器碰撞，世界各国快速发展空间目标监视能力。地基雷达是近地轨道空间目标监视的骨干设备，分别承担广域目标搜索、精密跟踪等监视职能。空间目标在编目识别过程中除了使用地基雷达的测轨数据，还会使用目标的窄带RCS数据进行目标关联和特性识别。由于雷达会根据不同职能需求选择不同频段进行目标探测，目前在役的空间目标监视雷达频段至少包括P频段、L频段、S频段以及X频段等，急需实现多频段雷达的RCS观测量的归一化，充分发挥空间目标RCS特性的实际应用价值。

空间目标RCS的归一化就是根据目标电磁散射特性将不同雷达频段下的测量RCS转换到同一频段或者物理尺寸上，方便在同一基准上进行比对分析和应用。由于空间目标本身姿态形状各异，会导致RCS起伏，且不同尺寸目标在不同频段的散射区也不同，要实现能够完全适用于工程需求的RCS归一化，需要考虑两方面问题：一是实现逐点RCS的归一化，避免序列RCS的归一化，解决时变RCS起伏和相互耦合问题，拓展归一化方法的适用范围；二是采用通用的目标电磁散射等效模型，简化目标姿态形状的影响，建立目标物理尺寸与RCS间的单调映射关系，实现RCS归一化的唯一表征形式。

结合空间目标监视应用需求，寻找一种适用于不同形状姿态、尺寸和雷达频段的高效、实用的RCS归一化方法，对于提升空间目标RCS特性识别率十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于分段多项式拟合的空间目标RCS特性识别方法，能够适用于不同空间目标形状姿态、尺寸和雷达频段的高效、实用的RCS归一化方法，提升了空间目标RCS特性识别率。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

步骤①根据空间目标监视雷达频段确定雷达波长λ，根据式(1)计算各目标尺寸下的RCS理论值序列；

其中以目标尺寸D作为直径构建理论金属导电球，所述金属导电球，σ_ball为所述金属导电球的RCS，r为所述金属导电球的半径，k为波束，k＝2π/λ，λ是波长；J_n(kr)是关于kr的第一类n阶Bessel函数，是关于kr的n阶Hankel函数，为其中Y_n(kr)是关于kr的第二类n阶Bessel函数；n为阶数。

步骤②构建第一中间变量A＝10lg(D/λ)和第二中间变量B＝10lg(σ_ball/λ²)；根据各目标尺寸下的RCS理论值序列，构建公式(2)

具体为：

B≈P_n(A) (2)

其中P_n(x)＝p₁xⁿ+p₂x^n-1+...+p_nx+p_n+1为n阶多项式，{p₁,...,p_n+1}为多项式系数。

构建式(3)：