面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模方法及装置

1.本技术涉及太赫兹频段粗糙面建模技术领域，特别是涉及一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模方法及装置。


背景技术：

2.太赫兹波通常指频率在0.1thz到10thz之间的电磁波，与微波相比，太赫兹波波长短，与目标表面的细微结构处于同一量级，太赫兹波对目标表面的细微结构、粗糙起伏敏感，太赫兹频段的目标散射特性研究，需要考虑表面粗糙起伏的影响，在目标的散射特性建模方面需要对表面粗糙起伏特性进行表征。对粗糙面的起伏特性进行表征的方式有多种，用的比较广泛的是通过随机过程对表面粗糙起伏进行模拟，在此基础上形成了一系列粗糙面电磁散射近似计算的方法，如基于kirchhoff近似方法、微扰法、组合大小尺度的双尺度近似法和基于积分方程的粗糙面近似法等。这类方法多用于对自然环境中的随机粗糙面(如地面、海面)进行电磁散射建模计算，主要依靠宏观的粗糙度参数进行建模计算，侧重于对散射能量分布的表征，缺乏对细微结构的刻画能力。随着频率上升至太赫兹频段，目标的电尺寸变大，构造粗糙面的面元数目剧增，当前针对太赫兹频段的粗糙目标散射特性研究，建模方法复杂度高、计算效率低。
3.针对粗糙面起伏特性的模拟，除了上述利用随机过程生成粗糙面的方法之外，还可以通过构造随机分布的半球阵来等效表征。相比于随机过程构造粗糙面的方式，半球模型可以对非相干散射进行表征，提高太赫兹频段电大尺寸粗糙面散射特性建模的精度，为太赫兹频段粗糙目标散射特性研究提供高精度的模型，并在一定程度上提高建模与计算的效率。v.twersky基于半球模型对粗糙面的散射特性进行了研究，推导了特定分布参数条件下的半球阵模型的散射场计算公式，但是，v.twersky所提的半球模型散射场计算公式并不适用于当前太赫兹频段粗糙面的起伏特性，因此需要根据太赫兹频段的粗糙面起伏特性构造相应的半球模型，并提出相应的半球阵散射场以及半球-平板组合体散射场的计算方法。
4.然而，当前针对太赫兹频段粗糙面的散射特性建模方法较少，已有的基于宏观粗糙度参数的建模计算方法不能准确表征模型的粗糙起伏特性，提供的信息量不足以支撑缩比反演、精细化探测成像的需求，并且由于太赫兹频段电大尺寸粗糙面的面元数目剧增，现有方法建模和计算耗时久；已有的微波频段的半球粗糙模型仅能计算小范围的参数区间内的半球阵散射场，不能满足太赫兹频段粗糙面建模计算的需求。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高太赫兹频段粗糙面建模效率的面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场方法及装置。
6.一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场方法，所述方法包括：
7.获取不同半径的半球法向rcs；
8.根据面元积分法推导不同半径的半球所覆盖的平面面元的法向rcs，利用半球所
覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线；
9.对半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值；
10.根据拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场；
11.利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵散射场；
12.根据半球阵的分布参数和平板尺寸计算所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比确定非相干散射场和相干散射场的能量比，利用面积之比计算得到半球-平板组合体的法向rcs；
13.根据非相干和相干散射叠加方法将半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场。
14.在其中一个实施例中，利用半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线，包括：
15.利用半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线为
[0016][0017]
其中，σ
q覆盖面元
(aq,0
°
)＝k2·
(s
q覆盖面元
)2/π表示半径为aq的半球所覆盖的平面面元在法向角度对应的rcs值，波数k＝2π/λ，表示半球所覆盖面元的面积，σ
q半球
(aq,0
°
)表示半径为aq的半球在法向角度对应的rcs值。
[0018]
在其中一个实施例中，对半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值，包括：
[0019]
对半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值为
[0020]
f(ka)＝y0+c
·
exp(-exp(-(ka-x0)/w)-(ka-x0)/w+1)
[0021]
其中，y0、c、x0、w为待定参数，ka表示半球的电尺寸。
[0022]
在其中一个实施例中，根据拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场，包括：
[0023]
根据拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场近似值为
[0024][0025]
其中，r表示观察点距半球的距离，a、b分别表示不同极化分量的振幅，θ0表示球坐标系中θ方向的单位矢量,表示球坐标系中方向的单位矢量，α表示入射波矢量与z轴的夹角、θ表示观测方向矢量与z轴的夹角、表示观测方向矢量在xoy平面内的投影与x轴的夹角；
[0026]
对修正后的半球散射场近似值进行推导，得到修正后的半球散射场为
[0027][0028]
在其中一个实施例中，利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵的散射场，包括：
[0029]
利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵的散射场为
[0030][0031]
其中，ki＝kni＝-k(sinαi0+cosαk0)，r
p
＝x
p
i0+y
p
j0，下标p表示不同位置、不同半径的半球，n表示半球总数。
[0032]
在其中一个实施例中，利用面积之比计算得到半球-平板组合体的法向rcs，包括：
[0033]
利用面积之比计算得到半球-平板组合体的法向rcs为
[0034][0035]
其中，a
mean
表示半球阵半径均值，表示所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比，σ
光滑平板
(0
°
)表示光滑平板对应的法向rcs值。
[0036]
在其中一个实施例中，根据非相干和相干散射叠加方法将半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场，包括：
[0037]
根据非相干和相干散射叠加方法将半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场为
[0038][0039]
其中，e
plates
表示光滑平板的散射场，es(0
°
)表示半球阵法向散射场,e
plates
(0
°
)表示光滑平板法向散射场。
[0040]
一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模装置，所述装置包括：
[0041]
归一化处理模块，用于获取不同半径的半球法向rcs；根据面元积分法推导不同半径的半球所覆盖的平面面元的法向rcs，利用半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线；
[0042]
拟合修正模块，用于对半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值；根据拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场；
[0043]
半球阵散射场模块，用于利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵散射场；
[0044]
组合体法向rcs计算模块，用于根据半球阵的分布参数和平板尺寸计算所有半球
覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比确定非相干散射场和相干散射场的能量比，利用面积之比计算得到半球-平板组合体的法向rcs；
[0045]
组合体散射场计算模块，用于根据非相干和相干散射叠加方法将半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场。
[0046]
上述面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模方法及装置，首先对单个半球的法向rcs进行归一化处理并对结果进行拟合表征，可以得到半球的rcs随半径的变化趋势，然后利用归一化rcs对半球散射场的近似公式修正，用于对较大半径半球的散射场求解，可以实现对较大半径的半球、以及半球阵散射场的快速计算，扩大半球散射场公式的适用范围，满足太赫兹频段半球阵模型的参数需求；利用半球的相对位置关系构造不同位置半球散射场的相位因子，基于矢量叠加原理推导出半球阵的散射场表达式，实现对非相干散射贡献的建模表征，有利于后续进行组合体散射场的计算；再根据半球所覆盖的平面面元面积与未覆盖的平面面元面积之比，确定非相干散射场和相干散射场的能量比，基于相干和非相干散射叠加的思路，将半球阵的散射场与光滑平板的散射场进行矢量叠加、经半球-平板组合体法向rcs修正后求出半球-平板组合体的散射场，实现对太赫兹频段半球-平板组合体的散射场建模计算，为粗糙面的散射特性建模计算提供高效的方法。
附图说明
[0047]
图1为一个实施例中一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模方法的流程示意图；
[0048]
图2为一个实施例中半球-平板组合体散射场求解的流程示意图；
[0049]
图3为一个实施例中半球散射场几何示意图；
[0050]
图4为另一个实施例中半球-平板组合体仿真场景示意图；
[0051]
图5为一个实施例中不同分布参数的半球-平板组合体rcs计算结果示意图；(a)为半径均值为0.29λ时的计算结果示意图，(b)为半径均值为0.37λ时的计算结果示意图，(c)为半径均值为0.5λ时的计算结果示意图；
[0052]
图6为一个实施例中面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模装置的结构框图。
具体实施方式
[0053]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0054]
在一个实施例中，如图1和图2所示，提供了一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场方法，包括以下步骤：
[0055]
步骤102，获取不同半径的半球法向rcs；根据面元积分法推导不同半径的半球所覆盖的平面面元的法向rcs，利用半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线。
[0056]
首先，通过仿真计算的方式获取不同半径的半球散射场，相应的几何场景如图3所
示。本发明针对的半球模型的参数范围如下，构成半球阵的半球半径服从高斯分布，半径均值a
mean
的取值范围为半径的标准差a
std
的取值范围为a
std
＜0.2λ，半球分布间隔的均值b
mean
取值范围b
mean
＞λ；
[0057]
本技术所提的归一化处理方法是整个发明的基础和关键，根据面元积分法求解面元散射场的公式可以推导得到半球所覆盖的平面面元对应的散射场，进一步获取其对应的法向rcs，并用该平面面元的法向rcs对相应的半球的法向rcs进行归一化处理，可以得到半球的rcs随半径的变化趋势。该归一化结果不仅可以表征单个半球的rcs随半径的变化趋势，在一定的参数范围内，也可以用来表征随机分布的半球阵的法向rcs随半球阵半径均值的变化趋势，为研究不同半球阵的散射特性提供了归一化的表征模型。
[0058]
利用归一化的半球法向rcs模型求解半球以及半球阵的散射场，扩大了适用的半球参数范围，突破了半球散射场近似公式对半球半径的限制，使得半球模型可以满足太赫兹频段粗糙面散射特性建模的需求。
[0059]
步骤104，对半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值；根据拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场。
[0060]
通过对半球法向rcs归一化曲线进行拟合，并利用归一化结果对不同半径半球的近似散射场进行修正，可以实现对较大半径的半球、以及半球阵散射场的快速计算，满足太赫兹频段半球阵模型的参数需求。
[0061]
步骤106，利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵散射场。
[0062]
利用半球的相对位置关系构造不同位置半球散射场的相位因子，基于矢量叠加原理推导出半球阵的散射场表达式，实现对非相干散射贡献的建模表征，有利于后续进行组合体散射场的计算。
[0063]
步骤108，根据半球阵的分布参数和平板尺寸计算所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比确定非相干散射场和相干散射场的能量比，利用面积之比计算得到半球-平板组合体的法向rcs值。
[0064]
步骤110，根据非相干和相干散射叠加方法将半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场。
[0065]
将半球-平板组合体的散射场视为由相干散射分量与非相干散射分量两部分组成，根据半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比确定非相干散射场和相干散射场的能量比，基于相干和非相干散射叠加的思路获取半球-平板组合体的散射场，本技术基于相干和非相干散射叠加的思路获取半球-平板组合体的散射场，实现对太赫兹频段半球-平板组合体的散射特性建模计算，为粗糙面的散射特性建模计算提供高效的方法，还为太赫兹频段粗糙目标的rcs缩比测量与反演、精细化成像探测等提供高精度的散射特性表征模型。
[0066]
上述面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模方法中，首先对单个半球的法向rcs进行归一化处理并对结果进行拟合表征，可以得到半球的rcs随半径的变化趋势，然后利用归一化rcs对半球散射场的近似公式修正，用于对较大半径半球的散射场求解，可以实现对较大半径的半球、以及半球阵散射场的快速计算，扩大半球散射场公式的适用范围，满
足太赫兹频段半球阵模型的参数需求；利用半球的相对位置关系构造不同位置半球散射场的相位因子，基于矢量叠加原理推导出半球阵的散射场表达式，实现对非相干散射贡献的建模表征，有利于后续进行组合体散射场的计算；再根据半球所覆盖的平面面元面积与未覆盖的平面面元面积之比，确定相干散射场和非相干散射场的能量比，基于相干和非相干散射叠加的思路，将半球阵的散射场与光滑平板的散射场进行矢量叠加、经半球-平板组合体法向rcs修正后求出半球-平板组合体的散射场，实现对太赫兹频段半球-平板组合体的散射场建模计算，为粗糙面的散射特性建模计算提供高效的方法。
[0067]
在其中一个实施例中，利用半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线，包括：
[0068]
利用半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线为
[0069][0070]
其中，σ
q覆盖面元
(aq,0
°
)＝k2·
(s
q覆盖面元
)2/π表示半径为aq的半球所覆盖的平面面元在法向角度对应的rcs值，波数k＝2π/λ，表示半球所覆盖面元的面积，σ
q半球
(aq,0
°
)表示半径为aq的半球在法向角度对应的rcs值。
[0071]
在其中一个实施例中，对半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值，包括：
[0072]
对半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值为
[0073]
f(ka)＝y0+c
·
exp(-exp(-(ka-x0)/w)-(ka-x0)/w+1)
[0074]
其中，y0、c、x0、w为待定参数，ka表示半球的电尺寸。
[0075]
在其中一个实施例中，根据拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场，包括：
[0076]
根据拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场近似值为
[0077][0078]
其中，r表示观察点距半球的距离，a、b分别表示不同极化分量的振幅，θ0表示球坐标系中θ方向的单位矢量,表示球坐标系中方向的单位矢量，α表示入射波矢量与z轴的夹角、θ表示观测方向矢量与z轴的夹角、表示观测方向矢量在xoy平面内的投影与x轴的夹角；
[0079]
对修正后的半球散射场近似值进行推导，得到修正后的半球散射场为
[0080][0081]
在其中一个实施例中，利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵的散射场，包括：
[0082]
利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵的散射场为
[0083][0084]
其中，ki＝kni＝-k(sinαi0+cosαk0)，r
p
＝x
p
i0+y
p
j0，下标p表示不同位置、不同半径的半球，n表示半球总数。
[0085]
在其中一个实施例中，利用面积之比计算得到半球-平板组合体的法向rcs，包括：
[0086]
利用面积之比计算得到半球-平板组合体的法向rcs为
[0087][0088]
其中，a
mean
表示半球阵半径均值，表示所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比，σ
光滑平板
(0
°
)表示光滑平板对应的法向rcs值。
[0089]
在具体实施例中，针对特定的半球-平板组合体，根据半球阵分布参数(半径均值a
mean
、半球数目n)以及平板的尺寸，得到所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比确定非相干散射场和相干散射场的能量比。
[0090]
在其中一个实施例中，根据非相干和相干散射叠加方法将半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场，包括：
[0091]
根据非相干和相干散射叠加方法将半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场为
[0092][0093]
其中，e
plates
表示光滑平板的散射场，es(0
°
)表示半球阵法向散射场,e
plates
(0
°
)表示光滑平板法向散射场。
[0094]
在具体实施例中，为了证明该方法的有效性，进行了相应的仿真实验，具体内容如下。在特定的半球参数范围内，设计了不同参数的半球-平板组合体模型，仿真场景如图4所示，半球与平板位于xoy平面内，入射波位于xoz平面内，分别采用仿真计算软件和本发明所提方法对相应模型的rcs进行了计算，半球-平板组合体建模计算相关参数如表1所列。
[0095]
表1
[0096][0097]
不同分布参数的半球-平板组合体rcs计算结果如图5所示，通过将所提方法的计算结果与仿真软件计算结果比对，可以看出在法向30
°
范围以内，所提方法对组合体的计算结果精度较高，随着半球均值的增大，所提方法的高精度计算的角度范围有所减小，非镜面角度的误差逐渐增大，当半径均值达到0.5λ时，在分布间隔大于波长λ的条件下，法向的计算误差小于3db，由此说明在一定的半球分布参数范围内，所提方法可以对半球-平板组合体rcs进行高精度的建模计算，证明了本技术方法的有效性。
[0098]
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0099]
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模装置，包括：归一化处理模块602、拟合修正模块604、半球阵散射场模块606、组合体法向rcs值计算模块608和组合体散射场计算模块610，其中：
[0100]
归一化处理模块602，用于获取不同半径的半球法向rcs；根据面元积分法推导不同半径的半球所覆盖的平面面元的法向rcs，利用半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线；
[0101]
拟合修正模块604，用于对半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值；根据拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场；
[0102]
半球阵散射场模块606，用于利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵散射场；
[0103]
组合体法向rcs计算模块608，用于根据半球阵的分布参数和平板尺寸计算所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比确定非相干散射场和相干散射场的能量比，利用面积之比计算得到半球-平板组合体的法向rcs；
[0104]
组合体散射场计算模块610，用于根据非相干和相干散射叠加方法将半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场
[0105]
关于面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模装置的具体限定可以参见上文中对于面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模方法的限定，在此不再赘述。上述面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应
的操作。
[0106]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0107]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模方法，其特征在于，所述方法包括：获取不同半径的半球法向rcs；根据面元积分法推导不同半径的半球所覆盖的平面面元的法向rcs，利用所述半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线；对所述半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值；根据所述拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场；利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵散射场；根据半球阵的分布参数和平板尺寸计算所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比确定非相干散射场和相干散射场的能量比，利用面积之比计算得到所述半球-平板组合体的法向rcs；根据非相干和相干散射叠加方法将所述半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线，包括：利用所述半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线为其中，σ
q覆盖面元
(a
q
,0
°
)＝k2·
(s
q覆盖面元
)2/π表示半径为a
q
的半球所覆盖的平面面元在法向角度对应的rcs值，波数k＝2π/λ，表示半球所覆盖面元的面积，σ
q半球
(a
q
,0
°
)表示半径为a
q
的半球在法向角度对应的rcs值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值，包括：对所述半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值为f(ka)＝y0+c
·
exp(-exp(-(ka-x0)/w)-(ka-x0)/w+1)其中，y0、c、x0、w为待定参数，ka表示半球的电尺寸。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场，包括：根据所述拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场近似值为其中，r表示观察点距半球的距离，a、b分别表示不同极化分量的振幅，θ0表示球坐标系中θ方向的单位矢量,表示球坐标系中方向的单位矢量，α表示入射波矢量与z轴的夹
角、θ表示观测方向矢量与z轴的夹角、表示观测方向矢量在xoy平面内的投影与x轴的夹角；对所述修正后的半球散射场近似值进行推导，得到修正后的半球散射场为5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵的散射场，包括：利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵的散射场为其中，k
i
＝kn
i
＝-k(sinαi0+cosαk0)，r
p
＝x
p
i0+y
p
j0，下标p表示不同位置、不同半径的半球，n表示半球总数。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用面积之比计算得到所述半球-平板组合体的法向rcs，包括：利用面积之比计算得到所述半球-平板组合体的法向rcs为其中，a
mean
表示半球阵半径均值，表示所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比，σ
光滑平板
(0
°
)表示光滑平板对应的法向rcs值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据非相干和相干散射叠加方法将所述半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场，包括：根据非相干和相干散射叠加方法将所述半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场为其中，e
plates
表示光滑平板的散射场，e
s
(0
°
)表示半球阵法向散射场,e
plates
(0
°
)表示光滑平板法向散射场。8.一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模装置，其特征在于，所述装置包括：归一化处理模块，用于获取不同半径的半球法向rcs；根据面元积分法推导不同半径的半球所覆盖的平面面元的法向rcs，利用所述半球所覆盖的平面面元的法向rcs对半球法向rcs进行归一化处理，得到半球法向rcs的归一化曲线；拟合修正模块，用于对所述半球法向rcs的归一化曲线进行拟合处理，得到拟合值；根
据所述拟合值对单个半球散射场近似值进行修正，得到修正后的半球散射场；半球阵散射场模块，用于利用半球的相对位置关系和修正后的半球散射场构建多个随机分布的半球组成的半球阵散射场；组合体法向rcs计算模块，用于根据半球阵的分布参数和平板尺寸计算所有半球覆盖的平面面积与组合体中的平板面积之比确定非相干散射场和相干散射场的能量比，利用面积之比计算得到所述半球-平板组合体的法向rcs；组合体散射场计算模块，用于根据非相干和相干散射叠加方法将所述半球阵散射场和光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向rcs修正后得到半球-平板组合体的散射场。

技术总结
本申请涉及一种面向太赫兹频段粗糙面的组合体散射场建模方法及装置。所述方法包括：对单个半球的法向RCS进行归一化处理并对结果进行拟合表征，然后利用归一化RCS对半球散射场的近似公式修正，用于对较大半径半球的散射场求解，利用半球的相对位置关系构造不同位置半球散射场的相位因子，基于矢量叠加原理推导出半球阵的散射场表达式，根据半球所覆盖的平面面元面积与未覆盖的平面面元面积之比，确定非相干散射场和相干散射场的能量比，基于非相干和相干散射叠加的思路，将半球阵的散射场与光滑平板的散射场进行矢量叠加，经半球-平板组合体法向RCS修正后求出半球-平板组合体的散射场。采用本方法能够提高太赫兹频段粗糙面建模效率。建模效率。建模效率。


技术研发人员：曾旸 逄爽 杨琪 邓彬 王宏强
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/5