一種針對汽車雷達目標的RCS實時估算方法技術

本發明專利技術公開了一種針對汽車雷達目標RCS的實時估算方法。具體步驟包括：構建目標運動軌跡下的幾何模型，根據目標表面兩維曲率，將目標表面劃分為若干簡單面元；針對每個簡單面元，分別對入射方向進行分解，將入射波分解為垂直簡單面元入射方向和平行簡單面元入射方向，并且忽略平行于簡單面元入射方向對RCS的影響；分別計算每個簡單面元的投影面積A、反射率R和方向性系數D，然后根據公式計算出每個簡單面元的RCS值，最后疊加得出目標的RCS值。本發明專利技術相比現有技術，計算量大大減少，實現了對汽車雷達目標的實時估算；此外本發明專利技術的估算方法經實驗驗證，具有較高的精確度。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種針對汽車雷達目標RCS的實時估算方法。具體步驟包括：構建目標運動軌跡下的幾何模型，根據目標表面兩維曲率，將目標表面劃分為若干簡單面元；針對每個簡單面元，分別對入射方向進行分解，將入射波分解為垂直簡單面元入射方向和平行簡單面元入射方向，并且忽略平行于簡單面元入射方向對RCS的影響；分別計算每個簡單面元的投影面積A、反射率R和方向性系數D，然后根據公式計算出每個簡單面元的RCS值，最后疊加得出目標的RCS值。本專利技術相比現有技術，計算量大大減少，實現了對汽車雷達目標的實時估算；此外本專利技術的估算方法經實驗驗證，具有較高的精確度。【專利說明】一種針對汽車雷達目標的RCS實時估算方法
本專利技術屬于汽車智能化
，具體涉及一種針對汽車雷達目標RCS的實時估 算方法。
技術介紹
雷達是一種利用電磁波進行探測和測量的設備，其性能發揮不僅與雷達自身相 關，同時還受目標和背景環境等因素制約。目標雷達散射截面積RCS(Radar Cross Section，RCS)是衡量目標散射特性的重要參數，一般用后向散射能量的強度來定義目標 RCS。目標RCS主要與目標的結構和表面介質、雷達頻率、極化方式和目標姿態角等因素有 關。 隨著智能汽車的發展，智能汽車上需要裝雷達，用于探測和防撞。汽車雷達探測過 程中，需實時關注障礙物目標的RCS變化。目前獲取目標RCS的方法主要有實驗測量和仿真 估算，實驗測量由于周期長、成本高等問題，應用受到限制;RCS仿真估算雖已有經典理論支 撐，但現有估算理論僅適用"遠場"模式，無法"直接移植"對汽車雷達目標RCS進行估算;此 外，現有估算理論通常采取"有限元"的思想，對于"電大尺寸"目標，計算量將會十分龐大， 無法實現實時估算。
技術實現思路
本專利技術提供一種針對汽車雷達目標RCS的實時估算方法，本專利技術采用模塊化設計 理念，根據目標表面曲率，將目標劃分為若干簡單面元，相比現有技術，計算量大大減少，實 現了對汽車雷達目標的實時估算。 本專利技術采用以下技術方案： -種針對汽車雷達目標RCS的實時估算方法，包括以下步驟： a.確定目標在運動軌跡下的靜態幾何模型，在幾何模型基礎上，根據兩維曲率，將 目標表面分解為若干個簡單面元； b.針對每個簡單面元，將入射波分解為垂直簡單面元入射方向和平行簡單面元入 射方向，并且忽略平行簡單面元入射方向對RCS的影響； c.計算每個簡單面元的投影面積A，計算公式為： A = x*w 式中，X表示簡單面元的投影線長度，W表示簡單面元的投影線寬度； d.計算目標的反射率R，計算公式為： 式中，ξ表示目標材料的介電常數，μ表示目標材料的磁導電率，λ表示雷達工作波 長，j表示虛數單位； e.計算每個簡單面元的方向性系數D，方向性系數的計算采用規則形狀類推的方 法，規則形狀包括球面、圓柱側面和平面，計算公式為： 式中，1為圓柱母線長度，Θ為入射電磁波與圓柱母線的夾角，a和b為平面的兩維線 尺寸，Φ為入射電磁波與平面的水平角，Φ為入射電磁波與平面法線的夾角； f.循環計算所有簡單面元的RCS計算公式為： RCS=A*R*D 式中A表示投影面積;R表示反射率;D表示方向性系數；； g.判斷是否遍歷所有面元； h.將所有簡單面元的RCS疊加。 本專利技術的有益效果:本專利技術采用模塊化設計理念，根據目標表面曲率，將目標劃分 為若干簡單面元，相比現有技術，計算量大大減少，實現了對汽車雷達目標的實時估算;此 外本專利技術的估算方法經實驗驗證，具有較高的精確度。【附圖說明】圖1為本專利技術方法流程圖；圖2為實施例1環形路況示意圖；圖3為實施例1環形路況，模型估算值與商業軟件FEKO仿真值對比圖；圖4為實施例2上下坡路行駛場景示意圖；圖5為實施例2上坡路段，模型估算值與商業軟件FEKO仿真值對比圖；圖6為實施例2下坡路段，模型估算值與商業軟件FEKO仿真值對比圖。【具體實施方式】下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本保護的范圍。 參照圖1，本專利技術一種針對汽車雷達目標的RCS實時估算方法，具體步驟包括： a.確定目標在運動軌跡下的靜態幾何模型，在幾何模型基礎上，根據兩維曲率半 徑，將目標表面分解為若干個簡單面元。 b.針對每個簡單面元，將入射波分解為垂直簡單面元入射方向和平行簡單面元入 射方向，并且忽略平行于簡單面元入射方向對RCS的影響。 c.計算每個簡單面元的投影面積A，計算公式為： A = x*w 式中，X表示簡單面元的投影線長度，w表示簡單面元的投影線寬度。 d.計算目標的反射率R，計算公式為： 式中，ξ表示目標材料的介電常數，μ表示目標材料的磁導電率，λ表示雷達工作波 長，j表示虛數單位。 e.計算每個簡單面元的方向性系數D，方向性系數的計算采用規則形狀類推的方 法，規則形狀包括球面、圓柱側面和平面，計算公式為：12345678 式中，1為圓柱母線長度，Θ為入射電磁波與圓柱母線的夾角，a和b為平面的兩維線 尺寸，Φ為入射電磁波與平面的水平角，Φ為入射電磁波與平面法線的夾角。 2 f.循環計算所有簡單面元的RCS，計算公式為： 3 RCS=A*R*D 4 式中A表示投影面積;R表示反射率;D表示方向性系數。 5 g.判斷是否遍歷所有面元。 6 h.將所有簡單面元的RCS疊加。 7下述實施例中用于監測的主車安裝的雷達頻率均為76.5GHz，目標交通車均為 2010款馬自達6。 8 實施例1建立目標交通車在環形路行駛場景，實時記錄RCS值，該場景檢驗水平角變化對 RCS的影響。如圖2所示，裝有雷達的主車停放在0度位置，目標交通車馬自達從0度出發，以 20km/h的速度勻速行駛到45度位置，每間隔2.5度記錄一次RCS值。環形路況，模型估算值與 商業軟件FEKO仿真值對比見圖3,模型估算值和FEKO仿真值的平均絕對差值為0.132,說明 本專利技術估算方法精確性較好。 實施例2建立目標車在上下坡路行駛場景，實時記錄RCS值，該場景檢驗俯仰角變化對RCS 的影響。如圖4所示，上坡路段長100m，坡角30度，裝有雷達的主車停放在起點（最低點）位 置，目標交通車馬自達從起點出發，以5m/s的速度勻速上坡行駛，20s達到上坡路段最高點， 上坡過程中，每間隔4s記錄一次RCS值。如圖4所示，下坡路段長100m，坡角30度，裝有雷達的主車停放在起點（最高點）位 置，目標交通車馬自達從起點出發，以5m/s的速度勻速下坡行駛，20s達到下坡路段最低點， 下坡過程中，每間隔4s記錄一次RCS值。上坡路段，模型估算值與商業軟件FEKO仿真值對比見圖5,模型估算值與商業軟件 FEKO仿真值的平均絕對差值為0.286,說明本專利技術估算方法精確性較好;下坡路段，模型估 算值與商業軟件FEKO仿真值對比見圖6,模型估算值與商業軟件FEKO仿真值的平均絕對差 值為0.172，說明本專利技術估算方法精確性較好。盡管已經示出和描述了本專利技術的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以 理解在不脫離本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種針對汽車雷達目標RCS的實時估算方法，其特征在于，包括以下步驟：a.確定目標在運動軌跡下的靜態幾何模型，在幾何模型基礎上，根據兩維曲率，將目標表面分解為若干個簡單面元；b.針對每個簡單面元，將入射波分解為垂直簡單面元入射方向和平行簡單面元入射方向，并且忽略平行于簡單面元入射方向對RCS的影響；c.計算每個簡單面元的投影面積A，計算公式為：A＝x*w式中，x表示簡單面元的投影線長度，w表示簡單面元的投影線寬度；d.計算目標的反射率R，計算公式為：r＝|ξ?j60λμ|式中，ξ表示目標材料的介電常數，μ表示目標材料的磁導電率，λ表示雷達工作波長，j表示虛數單位；e.計算每個簡單面元的方向性系數D，方向性系數的計算采用規則形狀類推的方法，規則形狀包括球面、圓柱側面和平面，計算公式為：式中，l為圓柱母線長度，θ為入射電磁波與圓柱母線的夾角，a和b為平面的兩維線尺寸，ψ為入射電磁波與平面的水平角，φ為入射電磁波與平面法線的夾角；f.循環計算所有簡單面元的RCS，計算公式為：RCS＝A*R*D式中A表示投影面積；R表示反射率；D表示方向性系數；g.判斷是否遍歷所有面元；h.將所有簡單面元的RCS疊加。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李鑫，鄧偉文，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林;22