大型船舶逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)CST仿真實(shí)例
Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR),是一種雷達(dá),利用電磁波反射收到距離影響的原理,分辨目標(biāo)的三維形狀。用于氣象,軍事探測(cè)等等。本期展示如何獲得ISAR的二維圖結(jié)果,用來(lái)定位目標(biāo)的局部重點(diǎn)散射區(qū)域。
開(kāi)ISAR模板,自動(dòng)選好A求解器:
導(dǎo)入模型CAD:
該船模型130米長(zhǎng),在ISAR常用頻率10GHz時(shí)相當(dāng)于電尺寸4000個(gè)波長(zhǎng)。
A求解器中已選擇ISAR計(jì)算模式,設(shè)置入射平面波極化:
然后Sweep選項(xiàng)中,分別對(duì)頻率和掃描設(shè)置分辨率和晶格數(shù)。這里簡(jiǎn)單解釋就是Resolution和Cell的乘積要夠大,才能包括目標(biāo)的尺寸。其中frequency是用來(lái)探測(cè)距離range,掃描角是用來(lái)探測(cè)橫向距離cross-range。由于船在距離方向(船長(zhǎng))較長(zhǎng),在橫向距離方向(船寬)較短,所以這里設(shè)置Phi的cell不多。
注意這里觀察的角度(image center)是Theta=90,Phi=0,就是從船頭正面看:
Settings中設(shè)置求解器,尺寸大結(jié)構(gòu)平滑的適合用SBR Raytudes,這里我們將最大最小的射線長(zhǎng)度都加大,為了快速得到仿真結(jié)果:
網(wǎng)格我們也調(diào)稀疏一些,加快速度:
開(kāi)始仿真。結(jié)束后可見(jiàn)RCS的結(jié)果,所以這個(gè)是掃描一個(gè)很小范圍的角度,可參考ISAR理論來(lái)了解為什么是個(gè)小角度掃描。
可見(jiàn)這里入射波極化是Phi,RCS也是Phi為主。
得到這些RCS結(jié)果之后,回到求解器,點(diǎn)擊添加PP后處理:
前往后處理,可見(jiàn)兩個(gè)模板已添加。如果掃描設(shè)置改變,重新仿真,則需要這里刪除PP后處理,再重新添加。原因要打開(kāi)ISAR后處理查看:
模板會(huì)調(diào)用RCS的結(jié)果,路徑自動(dòng)設(shè)置好,所以RCS結(jié)果發(fā)生改變就要重新生成這個(gè)后處理哦。
后處理中可以調(diào)整ISAR圖的中心點(diǎn),比如就要看目標(biāo)局部的ISAR時(shí)可以使用。
極坐標(biāo)重新格式化(polar reformatting)是一種圖像形成技術(shù),選該選項(xiàng)會(huì)在計(jì)算 ISAR 圖像之前,將原始數(shù)據(jù)(角度/頻率平面)首先投影到笛卡爾網(wǎng)格上,推薦使用,提高精度。重采樣系數(shù)一會(huì)介紹,先用1.
Evaluate All更新全部后處理,得到兩個(gè)ISAR圖:(另外兩個(gè)是原始數(shù)據(jù)而已)
可忽略一定值以下的ISAR結(jié)果,就可以看到目標(biāo)反射的主要部位了:
如果觀察三維結(jié)果,確實(shí)是這幾個(gè)地方反射比較強(qiáng):
如果在后處理中增加采樣系數(shù),可得到更平滑的結(jié)果:
如果在后處理中選擇不同的窗口函數(shù),呈現(xiàn)效果略有不同:
測(cè)試情況A: 小分辨率,少cells,仿真時(shí)間較短,但覆蓋范圍不夠大
后處理1倍采樣:
后處理多倍采樣:
測(cè)試情況B: 小分辨率,多cells,仿真時(shí)間較長(zhǎng),覆蓋范圍夠大
后處理1倍采樣:
后處理多倍采樣:
最后說(shuō)明,最新版本的自帶案例中包括本期介紹的ISAR案例。
小結(jié):
1. ISAR的計(jì)算是A求解器的計(jì)算模式之一,掃描一個(gè)很小的角度。
2. ISAR的后處理需要和RCS結(jié)果同步,所以要留意及時(shí)刪除和重新添加。
3. 本案例中A求解器的射線精度降低,速度增加;ISAR后處理可以繼續(xù)調(diào)整精度。