动静态目标的太赫兹特性仿真软件的开发

发布时间：2020-05-05 00:03

【摘要】：太赫兹(THz)主要指频率位于0.1THz-10THz之间的波段,有着不同于微波和红外波的发射和散射特性。但目前国内外对太赫兹的研究还属于相对比较落后的阶段。研究粗糙目标的太赫兹散射特性对于雷达技术有着重要的意义,对于空间目标的探测、识别、追踪等也有很大的帮助。本文主要对粗糙目标基于BRDF五参数半经验模型下的THz RCS计算进行研究,并基于此开发了一款静动态目标的太赫兹散射仿真软件。该软件结合了目标后向THz RCS角分布、频率分布计算以及可视化仿真。分为两大模块:静态模块和动态模块。静态模块中集成了BRDF建模、RCS计算、数据分析等功能,而动态模块则能够建立可视化仿真场景,在仿真场景中对具有进动、章动运动的空间目标的后向THz RCS进行分析。本文对粗糙目标的THz RCS的计算是基于BRDF五参数半经验模型的,因此静态模块中第一个子模块是关于BRDF五参数模型的。该模块根据输入参数来查询已建立好的BRDF五参数模型数据集,并调用计算模块计算反射亮度随角度的分布,将结果绘制成曲线。第二个子模块则是基于BRDF五参数模型的数据集计算不同目标的后向THz RCS角分布、频率分布。目标模型使用3D Max建模,剖分成三角面元格式,并基于OpenGL完成了目标模型的三维显示功能。计算结果可手动保存在相应的结果数据集中。计算结果的数据集可以在数据分析模块中被绘制成曲线,便于比较和分析。动态模块则利用静态模块中建模的计算方法,在可视化仿真场景中对空间目标的THz RCS进行实时计算。可视化仿真场景是基于STK的STKX组件,将STK的二维、三维图形控件无缝地集成到开发软件中。动态模块可以进行可视化仿真场景的建立,添加具有进动、章动运动的空间目标,添加天基探测器等仿真对象。并导出其轨道、姿态数据报表,对空间目标对天基探测器的可见性进行分析,并分析了计算中的坐标转换等问题。进而对空间目标的后向THz RCS在场景演示时进行实时计算,计算结果以曲线和数据的形式随仿真场景一起演示。
【图文】：

RCS实时计算数据，对于研究导弹技术具有很大的帮助。动静态目标的太赫兹特性仿真软件设计思路如图2.1所示：图2.1系统框架图如图2.1所示，动静态目标的太赫兹仿真软件在功能上分为三个：静态模块、动态模块和帮助文档。下面分别介绍这三个功能：1）静态模块：静态模块主要提供静态目标在太赫兹频段的后向散射截面的计算。

能够节约一定的运算空间，此外，对预测红外频段以外的目标散射特性有很大意义。BRDF的角度定义如图3.1所示。图3.1 BRDF的角度定义BRDF的公式定义如式(3-1)所示：1( , , , )( , , , ) ( )( , )r i i s sr i i s si i idLf srdEθ θ θ θ θ = (3-1)其中，iθ和i 分别表示入射方向的天顶角和方位角，sθ和s 分别表示散射方向的天顶角和方位角，dA表示表面剖分好的面元，( , , , )
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.9;O441.4

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本文编号：2649189