非合作目标动态RCS仿真方法.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252014Vol35No．51374-1384ISSN1000—6893ON11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaaedu．CRhkxb@buaaedu．cn非合作目标动态RCS仿真方法戴崇1’2，徐振海1’*，肖顺平11．国防科学技术大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室，湖南长沙4100732．中国人民解放军61541部队，北京100094摘要：针对非合作目标难以开展动态测量的问题，根据空气动力学原理提出了一种非合

2、作目标动态雷达散射截面(RCS)仿真方法。该方法首先建立测量背景下典型飞行航路模型，然后计算雷达视线在机体坐标系上的时变姿态角。根据姿态角开展电磁计算，获得F-117A隐身攻击机在侧站平飞、背站拉起、对站俯冲、侧站盘旋4种航路下的动态RCS数据。着重分析了动、静态RCS特性在起伏目标检测性能评估上的差异。结果表明：静态RCS特性难以反映目标运动时真实的雷达特性，利用静态数据描述目标特性可能导致错误结论，而文中方法获取的动态RCS数据可以提高结论的完整性和可信度。关键词：非合作目标；动态特性；雷达散射截面；空气动力学；雷达

3、原理中图分类号：V24；TN955+．2文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)05—1374—11动态测量口1和静态测量[21是研究雷达散射截面(RadarCrossSection，RCS)的主要手段。动态测量起源较早，1942年麻省理工学院测量了实际飞行中的B-26轰炸机全向RCS数据。限于技术条件，当时的动态数据无法与目标姿态精确对应。通过对大量实测数据的深入分析，美国兰德公司的Swerling提出了描述目标RCS起伏的统计模型[3]，这些模型是目前研究起伏目标检测性能的基础H]。1965年美国海军实

4、验室制造了第1部目标特性测量雷达，测得的C一54运输机动态RCS特性[53是第1组真正意义的动态数据。静态数据无法反映动态的雷达特性和雷达获取数据的时序信息，目前雷达界普遍将动态数据作为研究基础。2005年，法国国防部主导的MOSAR计划¨3建立了庞大的动态特性数据库作为非合作目标探测和识别的依据。2011年，北京航空航天大学提出的突防航迹设计方法[71也是基于动态RCS数据。合作目标动态测量较为成熟，美国在大西洋靶场建立了庞大的动态RCS测量系统，可提供150MHz～35GHz的实时RCS测量[8]，中国飞行试验研究院

5、也开展了类似研究[9]。非合作目标动态测量难以实现，仿真手段提供了一条可行途径。针对弹头[10

6、、箔条云[1妇等目标有比较完善的动态RCS仿真方法，针对飞机目标近年来也进行了方法上的探讨[12

7、。本文运用空气动力学原理提出一种非合作目标动态RCS仿真方法，获取了F一117A隐身攻击机在4种典型航路下的动态RCS特性数据。1仿真方法1．1仿真内容动态测量数据区别于静态数据的机理，主要收稿日期：2013-07—17；退修日期：2013．08—20；录用日期：2013—09—28；网络出版时间：2013—10—2313：01网

8、络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／11．1929V．201310231301．002html*通讯作者．Tel．：0731—84573491E—mail：xzh930@aliyun．com朝甩格武：DaiC．XuZH，XiaoSPSimulationmethodofdynamicRCSfornon-cooperativetargetsfJJ．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2014．35(5)：1374．1384。戴崇．徐扳海．谗顺平．非合作目标动态RCS仿

9、真方法!JI．航空学报．2014。35(5)：1374-1384，戴崇等：非合作目标动态RCS仿真方法1375包括：1)目标运动引入的姿态角实时变化。2)上升气流和侧向风导致的飞行姿态扰动。3)振动效应：如晴空湍流导致的机翼颤振。4)转动效应：如飞行控制方向舵tl主转动。5)形变效应：目标机动飞行机体结构变化。1)～2)是主要因素，它反映了目标运动时真实的雷达特性。3)～5)是次要因素，如果选择合适的工作频段，振动、转动和形变效应引入的附加运动幅度小于波长量级，其影响将可以忽略。姿态角包含方位角和俯仰角二维信息。文献[8

10、]根据雷达视线实时对应的目标方位角从全方位向RCS静态数据中插值生成动态RCS序列。该方法忽略了俯仰角信息，无法保证RCS的完整性和可信度，这是一种简化的范式，如图1(a)所示。另一种较复杂的范式如图1(b)所示。一图1描述目标动态RCS的两种范式Fig．1Twoparadigmsfordescribingtarge