【最新成果】任意多次散射机理的GTD散射中心模型频率依赖因子表达
研究背景
在高频区，复杂目标的雷达回波常常表现为若干点散射源响应的相干叠加。这些点散射源称为目标的多散射中心，或简称散射中心。目标散射中心不但可以作为一种特征用于目标识别，而且还可以作为一种目标信号模型实现对目标电磁散射响应的降维表达，是一种强有力的信号分析工具。
基于几何绕射理论（GTD）的散射中心模型（简称GTD模型）是一种重要的散射中心模型，它将散射中心幅度表示成频率的幂函数形式，而幂函数指数，或称频率依赖因子，只能取若干离散的半整数值。GTD模型不但保持了传统散射中心模型的简洁性与稀疏性，而且频率依赖因子的取值与散射机理的类型有关。正是由于这些优点，GTD模型在雷达目标的数据压缩、信号仿真、超分辨成像和目标识别等领域已获得了十分广泛的应用。
近年来，出现了一种新的参数化建模技术—正向参数化建模方法。与传统的逆向方法不同，正向方法不采用参数估计或反演方式，而是基于电磁散射机理的先验知识与电磁建模技术来正向推算模型参数。由于正向方法可以在点频、单视角条件下推算模型参数，因此正向参数化建模的计算效率要比逆向方法高得多。但是，目前人们对GTD模型频率依赖因子的物理内涵的理解仍然不够深入，缺乏明确且通用的多次散射机理频率依赖因子数学表达，现有的方法只能解决若干特殊典型结构频率依赖因子的正向推算，难以推广至任意多次散射机理或结构情形，有时甚至需要通过人工辅助来进行判断，这大大限制了GTD散射中心正向建模方法的适用范围和工程实用性。因此，建立任意多次散射机理的散射中心频率依赖因子表达对正向建模技术具有十分重要的意义。
团队工作
针对该问题，电磁散射重点实验室闫华高工、殷红成研究员团队从射线理论出发，揭示了理想电导体目标多次散射机理贡献的频率依赖因子与目标局部几何结构之间的内在联系，推导了任意多次散射机理的频率依赖因子数学表达式。该公式形式统一、简洁，适用于由于镜面反射、边缘绕射、尖顶/角绕射，以及它们任意多次相互耦合等散射机理形成的散射中心，具有较强的普适性强，为目标电磁散射正向参数化建模中频率依赖因子的正向推算提供了基础模型。另外，该工作也可应用于复杂目标散射中心的形成机制分析、表面散射部位诊断以及雷达目标特征控制，具有十分重要的理论意义和应用价值。
该工作已发表在《雷达学报》网络优先出版的“任意多次散射机理的GTD散射中心模型频率依赖因子表达”（闫华，张磊，陆金文，邢笑宇，李胜，殷红成）。
论文介绍
图1 频率依赖因子公式
作者简介
闫华(1981-)，男，博士，电磁散射重点实验室高级工程师，研究方向为雷达目标散射特性、计算电磁学、特征提取、参数化建模等。
殷红成(1967-)，男，博士，电磁散射重点实验室研究员，研究方向为雷达目标特性、计算电磁学、目标识别等。
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编辑：高华 蒋文
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