【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電磁仿真相關，更具體地，涉及一種天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法及其系統。
技術介紹
1、天線罩作為飛行器的重要組成部分，能夠保護內部天線免受外部惡劣環境的影響，保證成像系統能在全天候下工作。為了兼顧天線罩的氣動特性與電氣性能，天線罩外形通常采用馮卡曼形、正切尖拱形、圓錐形、橢球形等旋轉體結構，天線罩材料通常采用石英陶瓷、先進復合材料等具有良好電磁性能、耐熱性、力學性能及耐腐蝕性的材料。由于實際的天線罩存在非理想特性，如天線罩的自身輻射及封閉罩內的多重反射，會給毫米波輻射成像系統帶來誤差，導致輻射圖像產生畸變，目標對比度下降等不良影響。
2、傳統的毫米波輻射圖像仿真方法是將目標模型劃分為三角面元，再通過射線追蹤法模擬場景輻射信號的傳輸，最終得到毫米波輻射模擬圖像。對于放置在輻射計前端的天線罩，需要進行細致的面元劃分以獲得更高的仿真精度，導致面元數據占用資源較多，增大了射線與面元求交的計算量，嚴重影響仿真效率。同時，射線追蹤法假設光滑平面的輻射特性與無限大平面的輻射特性一致，無法考慮天線罩的散射特性，在計算天線罩內多重反射及透射時會引入誤差。
3、總而言之，傳統毫米波輻射圖像仿真方法存在不能考慮天線罩散射特性及仿真效率較低的問題。
技術實現思路
1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供了一種天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法及其系統，其目的在于考慮天線罩的散射特性，提高仿真精度并提高仿真效率。
2、為實現上述目的，本
3、構建查找表：所述查找表包括所選天線罩在不同入射角下的散射數據包，每個入射角對應一個散射數據包，每個所述散射數據包包含由預設個天頂角和預設個方位角所構成的所有{天頂角、方位角}組合以及每個組合所對應的反射系數和透射系數，所述預設個天頂角為將天頂角范圍劃分為預設個天頂角區間后所得的預設個區間中心天頂角，所述預設個方位角為將方位角范圍劃分為預設個方位角區間后所得的預設個區間中心方位角，所劃分的預設個天頂角區間滿足每個天頂角區間內散射系數梯度的積分一致，所劃分的預設個方位角區間滿足每個方位角區間內散射系數梯度的積分一致；
4、發射射線：以輻射計為追蹤起點按其接收射線的反方向模擬虛擬射線；
5、追蹤射線：計算虛擬射線與天線罩的交點，根據交點計算虛擬射線在交點處的入射角，基于所述查找表獲取入射角所對應的{天頂角、方位角}，計算虛擬射線入射至交點處后所反射的虛擬射線和所透射的虛擬射線，計算透射至天線罩外的虛擬射線與目標的交點并確定目標所反射的虛擬射線；持續追蹤射線直至射線達到預設的散射次數上限后結束追蹤；
6、計算亮溫：基于所述查找表獲取不同虛擬射線的反射系數和透射系數，計算所有虛擬射線的亮溫，得到目標的毫米波輻射仿真圖像。
7、可選地，在構建查找表時，以離散的方式計算散射系數梯度，具體包括：
8、采集一系列天頂角以及一系列方位角，對天頂角和方位角進行遍歷，計算當前入射角下的入射射線對應于不同{天頂角、方位角}的散射系數，形成一系列離散的散射系數；
9、基于離散的散射系數計算散射系數在每個天頂角區間的散射系數梯度以及在每個方位角區間的散射系數梯度。
10、可選地，在構建查找表時：
11、將天頂角范圍劃分為預設個天頂角區間，包括：將天頂角范圍劃分為5～10個天頂角區間；
12、將方位角范圍劃分為預設個方位角區間，包括：將方位角范圍劃分為5～10個方位角區間。
13、可選地，在追蹤射線時，計算虛擬射線與天線罩的交點的過程包括：
14、步驟s31：設置圓柱形的虛擬包圍盒以恰好包圍天線罩，包圍盒橫截面半徑為e；
15、步驟s32：計算虛擬射線與包圍盒的交點p1，虛擬射線的起點記為p0；
16、步驟s33：計算線段p0p1的中點p2到軸線的距離d，并計算橫截面經過中點p2的天線罩的半徑d，所述軸線為天線罩的旋轉對稱軸；
17、步驟s34：比較d和e：
18、若d＞e，說明當前虛擬射線與天線罩無交點，結束計算；
19、若d≤e，說明當前虛擬射線與天線罩相交，繼續比較d和d：若d＜d，以當前中點p2作為新的起點p0；反之，以當前中點p2作為新的交點p1；
20、步驟s35：判斷更新后的線段p0p1的長度是否滿足精度δ，若p0p1＞δ，則返回步驟s33：若p0p1≤δ，則以當前p1作為虛擬射線與天線罩的交點。
21、可選地，精度δ的取值不超過10-4mm。
22、可選地，在追蹤射線時，利用面元求交法計算透射至天線罩外的虛擬射線與目標的交點，在進行面元求交法之前，先建立目標及場景的三維幾何模型并進行三角面元劃分，面元劃分不涉及天線罩。
23、可選地，在計算亮溫時：
24、若虛擬射線與天線罩相交，入射至天線罩的虛擬射線的亮溫包含天線罩自身輻射、當前入射的虛擬射線經天線罩一次反射及透射后所得的所有虛擬射線的亮溫之和；
25、若虛擬射線與目標相交，入射至目標的虛擬射線的亮溫包含目標自身輻射與當前入射的虛擬射線經目標一次反射后所得的虛擬射線的亮溫之和；
26、若虛擬射線無交點，則該虛擬射線的亮溫為其方向上的大氣輻射亮溫。
27、本專利技術還提供了一種天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真系統，其包括：
28、查找表構建單元，用于構建查找表，所述查找表包括所選天線罩在不同入射角下的散射數據包，每個入射角對應一個散射數據包，每個所述散射數據包包含由預設個天頂角和預設個方位角所構成的所有{天頂角、方位角}組合以及每個組合所對應的反射系數和透射系數，所述預設個天頂角為將天頂角范圍劃分為預設個天頂角區間后所得的預設個區間中心天頂角，所述預設個方位角為將方位角范圍劃分為預設個方位角區間后所得的預設個區間中心方位角，所劃分的預設個天頂角區間滿足每個天頂角區間內散射系數梯度的積分一致，所劃分的預設個方位角區間滿足每個方位角區間內散射系數梯度的積分一致；
29、射線發射單元，用于以輻射計為追蹤起點按其接收射線的反方向模擬虛擬射線；
30、射線追蹤單元，用于計算虛擬射線與天線罩的交點，根據交點計算虛擬射線在交點處的入射角，基于所述查找表獲取入射角所對應的{天頂角、方位角}計算虛擬射線入射至交點處后所反射的虛擬射線和所透射的虛擬射線，計算透射至天線罩外的虛擬射線與目標的交點并確定目標所反射的虛擬射線；持續追蹤射線直至射線達到預設的散射次數上限后結束追蹤；
31、亮溫計算單元，用于基于所述查找表獲取不同虛擬射線的反射系數和透射系數，計算所有虛擬射線的亮溫，得到目標的毫米波輻射仿真圖像。
32、本專利技術還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其中，所述計算機程序被處理器執行時實現如上任本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，在構建查找表時，以離散的方式計算散射系數梯度，具體包括：
3.如權利要求1或2所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，在構建查找表時：
4.如權利要求1所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，在追蹤射線時，計算虛擬射線與天線罩的交點的過程包括：
5.如權利要求4所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，精度δ的取值不超過10-4mm。
6.如權利要求1所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，在追蹤射線時，利用面元求交法計算透射至天線罩外的虛擬射線與目標的交點，在進行面元求交法之前，先建立目標及場景的三維幾何模型并進行三角面元劃分，面元劃分不涉及天線罩。
7.如權利要求1所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，在計算亮溫時：
8.一種天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真系統，其特征在于，包括
9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。
10.一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，其特征在于，所述計算機程序或指令被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述的方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，在構建查找表時，以離散的方式計算散射系數梯度，具體包括：
3.如權利要求1或2所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，在構建查找表時：
4.如權利要求1所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，在追蹤射線時，計算虛擬射線與天線罩的交點的過程包括：
5.如權利要求4所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在于，精度δ的取值不超過10-4mm。
6.如權利要求1所述的天線罩下目標毫米波輻射圖像的仿真方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：桂良啟，張志浩，許文寧，張智祺，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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