多种不确定源影响下的复杂目标动态电磁散射特性研究

The uncertainty of radar cross section caused by the uncertain factors in the dynamic flight of a complex target was a basic issue in the development of radar detection & tracking technology, and it was also a key issue in the technical field of radar target identification technology. For the in-flight targets, the uncertainty of the micro-motion in the moving parts, the interference of the flight environment to the target attitude and the surface defects generated from the manufacturing of the target all had the uncertainties affecting the electromagnetic scattering echo, which greatly impacted the radar detection & tracking accuracy and the target identification. The purpose of this project is to study the communication process of uncertainty in scattering echo and the dynamic change relationship of uncertainty in scattering characteristics of flying target under the impact of two types of uncertainty: the attitude and the shape of target, and the impact of multiple uncertain factors on scattering echo was also analyzed. Based on scattering calculation methods such as physical optics, physical diffraction, impedance boundary conditions, ray tracing and method of moment, and according to the uncertainty description and quantization techniques, the dynamic electromagnetic scattering model of complex targets containing multiple uncertain sources in flight will be established, and the wavelet decomposition, information theory and other technologies will be used to construct the characteristic space for the uncertainty of radar echo, providing necessary technical support for the improvement of radar detection & tracking accuracy and the development of identification technology. The findings would have important theoretical and engineering application value.

复杂目标动态飞行中的不确定因素所导致的雷达散射截面不确定性是雷达探测追踪技术发展的基本问题，也是雷达目标识别技术领域关注的重点问题。对于飞行中的目标而言，活动部件微动的不确定性、飞行环境对目标姿态的干扰和目标制造中产生的表面缺陷等都存在影响电磁散射回波的不确定性，极大地影响雷达探测追踪精度及目标识别。本课题旨在研究目标姿态、外形两类不确定因素影响下，不确定性在散射回波中的传播过程和飞行目标散射特性中不确定性的动态变化关系，分析多种不确定性因素对散射回波的影响，基于物理光学、物理绕射、阻抗边界条件、射线追踪和矩量法等散射计算方法，结合不确定性描述和量化技术，建立飞行状态下含多种不确定源的复杂目标动态电磁散射模型，利用小波分解、信息论等技术构建雷达回波不确定性特征空间，为雷达探测追踪精度的提高和识别技术的发展提供必要的技术支持，研究成果将具有重要理论及工程应用价值。

在目标隐身和反隐身研究领域中，目标电磁散射特性有着极其重要的价值。不确定性的存在使得动态/静态目标电磁散射测量和仿真获得的RCS数据总存在不同程度的差异，从而导致了RCS数据的可信度问题。采用计算机仿真对实际问题中的不确定性进行建模，分析其在系统中的传播特性以及对系统的影响，是当前技术条件下比较主流的不确定性研究方法。本项目将不确定性量化思想引入到电磁散射领域的研究中，提出了目标RCS不确定性量化的具体分析方法。以姿态不确定性作为主要分析对象，采用正态分布模型对姿态不确定性进行统计描述，建立不确定性干扰条件下的目标运动模型，同时，基于电大复杂目标RCS数据的剧烈起伏特性，建立了基于小波阈值法的不确定性信息数据分离方法，并提出了基于统计分析和分布拟合的不确定特征描述方法。结合特征选择校验方法，提出一种基于FSV和蒙特卡洛法结合的目标RCS不确定性量化评估方法，可进一步研究特定干扰因素对目标RCS数据造成的影响。除了姿态不确定性之外，本课题针对铆钉/螺钉产生的散射对目标整体散射的不确定性影响进行了分析，分析了半圆头铆钉和90°沉头螺钉的电磁散射机理。在不同的极化方式、双站角和空间分布（铆距/螺距、排距和排列方式）下，讨论了二者对典型几何体（平板和NASA杏仁体）RCS的影响。提出、验证了多排铆钉散射的矢量叠加理论，该理论可用于判断多排铆钉RCS曲线的波峰位置，对铆钉散射分析具有重要意义。同时，将飞机上的薄蒙皮壁板和C类圆形口盖作为复杂目标，根据真实材料尺寸构建了铆接壁板和螺接口盖模型，将铆钉/螺钉产生的总散射分解为表面结构不连续引起的散射和表面材料变化引起的散射，发现结构不连续是复杂目标RCS增大的主要原因，采用吸波涂层能有效地抑制铆钉/螺钉产生的散射。