动静态目标的太赫兹特性仿真软件的开发

论文摘要

太赫兹（THz）主要指频率位于0.1THz-10THz之间的波段,有着不同于微波和红外波的发射和散射特性。但目前国内外对太赫兹的研究还属于相对比较落后的阶段。研究粗糙目标的太赫兹散射特性对于雷达技术有着重要的意义,对于空间目标的探测、识别、追踪等也有很大的帮助。本文主要对粗糙目标基于BRDF五参数半经验模型下的THz RCS计算进行研究,并基于此开发了一款静动态目标的太赫兹散射仿真软件。该软件结合了目标后向THz RCS角分布、频率分布计算以及可视化仿真。分为两大模块:静态模块和动态模块。静态模块中集成了BRDF建模、RCS计算、数据分析等功能,而动态模块则能够建立可视化仿真场景,在仿真场景中对具有进动、章动运动的空间目标的后向THz RCS进行分析。本文对粗糙目标的THz RCS的计算是基于BRDF五参数半经验模型的,因此静态模块中第一个子模块是关于BRDF五参数模型的。该模块根据输入参数来查询已建立好的BRDF五参数模型数据集,并调用计算模块计算反射亮度随角度的分布,将结果绘制成曲线。第二个子模块则是基于BRDF五参数模型的数据集计算不同目标的后向THz RCS角分布、频率分布。目标模型使用3D Max建模,剖分成三角面元格式,并基于OpenGL完成了目标模型的三维显示功能。计算结果可手动保存在相应的结果数据集中。计算结果的数据集可以在数据分析模块中被绘制成曲线,便于比较和分析。动态模块则利用静态模块中建模的计算方法,在可视化仿真场景中对空间目标的THz RCS进行实时计算。可视化仿真场景是基于STK的STKX组件,将STK的二维、三维图形控件无缝地集成到开发软件中。动态模块可以进行可视化仿真场景的建立,添加具有进动、章动运动的空间目标,添加天基探测器等仿真对象。并导出其轨道、姿态数据报表,对空间目标对天基探测器的可见性进行分析,并分析了计算中的坐标转换等问题。进而对空间目标的后向THz RCS在场景演示时进行实时计算,计算结果以曲线和数据的形式随仿真场景一起演示。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号对照表
• 缩略语对照表
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 粗糙目标THz散射特性研究背景及意义
•     1.1.2 空间目标可视化研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本论文的主要研究内容
•   1.4 本论文的章节安排
• 第二章 系统设计及相关技术
•   2.1 系统方案设计及软件框架
•   2.2 STK简介
•     2.2.1 STK工具包简介
•     2.2.2 STK基本功能模块
•     2.2.3 STK中的目标模型
•   2.3 编程工具及STKX组件简介
•     2.3.1 应用开发语言C#简介
•     2.3.2 STKX组件简介
•   2.4 本章小结
• 第三章 基于BRDF的目标太赫兹散射特性建模
•   3.1 粗糙样片THz波段BRDF建模
•     3.1.1 BRDF综述
•     3.1.2 BRDF五参数半经验模型
•     3.1.3 BRDF建模界面程序
•   3.2 目标后向THz RCS计算
•     3.2.1 目标模型的三维显示
•     3.2.2 目标THz波段RCS的计算
•     3.2.3 目标后向RCS计算功能设计
•   3.3 数据分析模块
•     3.3.1 数据管理设计
•     3.3.2 数据分析对比部分
•   3.4 本章小结
• 第四章 空间动态目标的太赫兹散射特性建模
•   4.1 动态模块的主界面
•   4.2 基于STK的仿真场景
•     4.2.1 仿真场景的搭建
•     4.2.2 添加卫星对象
•     4.2.3 添加空间目标对象
•   4.3 太赫兹波散射RCS计算模块
•     4.3.1 卫星与动态空间目标的可见性分析
•     4.3.2 卫星与动态空间目标的坐标系转换
•     4.3.3 动态空间目标的太赫兹波RCS实时计算
•   4.4 仿真场景的演示及帮助文档
•     4.4.1 仿真场景的演示
•     4.4.2 帮助文档
•   4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 本文工作总结
•   5.2 展望未来
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵豪

导师: 吴家骥

关键词: 太赫兹,五参数模型,空间目标,章动,可视化

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 西安电子科技大学

分类号: TP391.9;O441.4

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.000661

总页数: 81

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