大型船舶逆合成孔徑雷達(ISAR)CST仿真實例
Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR),是一種雷達,利用電磁波反射收到距離影響的原理,分辨目標的三維形狀。用于氣象,軍事探測等等。本期展示如何獲得ISAR的二維圖結(jié)果,用來定位目標的局部重點散射區(qū)域。
開ISAR模板,自動選好A求解器:
導(dǎo)入模型CAD:
該船模型130米長,在ISAR常用頻率10GHz時相當于電尺寸4000個波長。
A求解器中已選擇ISAR計算模式,設(shè)置入射平面波極化:
然后Sweep選項中,分別對頻率和掃描設(shè)置分辨率和晶格數(shù)。這里簡單解釋就是Resolution和Cell的乘積要夠大,才能包括目標的尺寸。其中frequency是用來探測距離range,掃描角是用來探測橫向距離cross-range。由于船在距離方向(船長)較長,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:
開始仿真。結(jié)束后可見RCS的結(jié)果,所以這個是掃描一個很小范圍的角度,可參考ISAR理論來了解為什么是個小角度掃描。
可見這里入射波極化是Phi,RCS也是Phi為主。
得到這些RCS結(jié)果之后,回到求解器,點擊添加PP后處理:
前往后處理,可見兩個模板已添加。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ISAR后處理查看:
模板會調(diào)用RCS的結(jié)果,路徑自動設(shè)置好,所以RCS結(jié)果發(fā)生改變就要重新生成這個后處理哦。
后處理中可以調(diào)整ISAR圖的中心點,比如就要看目標局部的ISAR時可以使用。
極坐標重新格式化(polar reformatting)是一種圖像形成技術(shù),選該選項會在計算 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)一會介紹,先用1.
Evaluate All更新全部后處理,得到兩個ISAR圖:(另外兩個是原始數(shù)據(jù)而已)
可忽略一定值以下的ISAR結(jié)果,就可以看到目標反射的主要部位了:
如果觀察三維結(jié)果,確實是這幾個地方反射比較強:
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:
測試情況A: 小分辨率,少cells,仿真時間較短,但覆蓋范圍不夠大
后處理1倍采樣:
后處理多倍采樣:
測試情況B: 小分辨率,多cells,仿真時間較長,覆蓋范圍夠大
后處理1倍采樣:
后處理多倍采樣:
最后說明,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的計算是A求解器的計算模式之一,掃描一個很小的角度。
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。