本申請涉及微波探測，尤其涉及一種面目標回波信號的模擬方法、電子裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術：

1、微波合成孔徑探測設備是一種高分辨率成像微波探測設備，廣泛應用于遙感、軍事偵察等領域。微波回波信號的模擬是微波探測系統(tǒng)開發(fā)和測試中的關鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的微波回波實時模擬在以實現(xiàn)十微秒級別的回波響應時間為目標時，通常采用多片fpga聯(lián)合作為主要的信號處理單元，憑借其強大的并行處理能力、時序邏輯能力來實現(xiàn)回波的實時計算。

2、在構(gòu)思并形成本申請的過程中，申請人至少發(fā)現(xiàn)以下問題，傳統(tǒng)的回波計算通?；诰嚯x門來組織，造成劃分顆粒度過大，造成系統(tǒng)成本很高，模擬過程的運算速度也不一定是最快的。

技術實現(xiàn)思路

1、為了緩解上述問題，本申請的主要目的在于提出一種面目標回波信號的模擬方法，包括：

2、從反射內(nèi)存網(wǎng)絡讀取三維場景模型，提取數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)；

3、基于所述數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)劃分面元，獲取面元數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)所述面元數(shù)據(jù)并行計算每個可視面元的回波響應；

5、根據(jù)每個面元的回波計算結(jié)果獲取所述場景系統(tǒng)的沖擊響應；

6、將當前位置的沖擊響應進行并行卷積運算，以獲取回波信號。

7、可選地，從反射內(nèi)存網(wǎng)絡讀取三維場景模型，提取數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)及之后的過程中包括：

8、在空間中定義三維直角坐標系，選取所述三維直角坐標系中正方形方格，將所述正方形方格以對頂角連線的方式切分為兩個直角三角形的面元；

9、將所述直角三角形的兩個直角邊的邊向量叉乘，以獲取面元的面積和法向量；

10、將所述法向量與微波探測設備指向面元的單位向量點乘，以獲取所述微波探測設備照射的幾何面積。

11、可選地，所述基于所述數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)劃分面元，獲取面元數(shù)據(jù)的過程中，將所述面元數(shù)據(jù)以面元向量數(shù)組的形式發(fā)送至gpu顯存。

12、可選地，所述根據(jù)所述面元數(shù)據(jù)并行計算每個可視面元的回波響應的過程中，使用光線追蹤算法對所述面元向量數(shù)組進行通視分析，以確定微波探測設備波束范圍內(nèi)的可視區(qū)塊。

13、可選地，所述根據(jù)每個面元的回波計算結(jié)果獲取所述場景系統(tǒng)的沖擊響應的過程中，將整個場景視作一個線性系統(tǒng)，基于整個場景系統(tǒng)計算所述沖擊響應，并發(fā)送至cpu內(nèi)存。

14、可選地，將整個場景視作一個線性系統(tǒng)，基于整個場景系統(tǒng)計算所述沖擊響應的過程中包括：

15、根據(jù)微波探測設備波束與區(qū)塊之間的距離，進行距離衰減計算，獲取反射信號的衰減效應；

16、基于地形和目標反射的多路徑效應，根據(jù)所述衰減效應計算反射信號的相位變化和幅度變化，并根據(jù)區(qū)塊的地形特征，計算所述區(qū)塊的散射特性；

17、基于所述反射信號的相位變化和幅度變化及所述區(qū)塊的散射特性，獲取每個區(qū)塊的沖擊響應。

18、可選地，基于所述反射信號的相位變化和幅度變化及所述區(qū)塊的散射特性，獲取每個區(qū)塊的沖擊響應的過程之后包括：

19、使用二分法對所有可視區(qū)塊的沖擊響應進行疊加歸并處理，以獲取整個場景的總沖擊響應，并提取總沖擊響應響應向量的幅度和相位信息，以進行卷積運算。

20、可選地，所述將當前位置的沖擊響應進行并行卷積運算，以獲取回波信號的過程中，在fpga中將模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的微波探測設備的脈沖信號與所述響應向量進行卷積計算，并將運算結(jié)果通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出。

21、本申請還提供一種電子裝置，用于實現(xiàn)如上述的面目標回波信號的模擬方法，所述電子裝置包括cpu主控模塊、gpu加速模塊和fpga處理模塊；

22、所述cpu主控模塊用于從反射內(nèi)存網(wǎng)絡讀取三維場景模型，提取數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)；并基于所述數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)劃分面元，獲取面元數(shù)據(jù)；

23、所述gpu加速模塊用于根據(jù)所述面元數(shù)據(jù)并行計算每個可視面元的回波響應；并根據(jù)每個面元的回波計算結(jié)果獲取所述場景系統(tǒng)的沖擊響應；

24、所述fpga處理模塊用于將當前位置的沖擊響應進行并行卷積運算，以獲取回波信號；

25、本申請還提供一種電子裝置，所述電子裝置包括處理器和存儲器；

26、所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述的面目標回波信號的模擬方法的步驟。

27、本申請還提供一種存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述的面目標回波信號的模擬方法的步驟。

28、本申請通過從反射內(nèi)存網(wǎng)絡讀取三維場景模型，提取數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)；基于所述數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)劃分面元，獲取面元數(shù)據(jù)；根據(jù)所述面元數(shù)據(jù)并行計算每個可視面元的回波響應；根據(jù)每個面元的回波計算結(jié)果獲取所述場景系統(tǒng)的沖擊響應；將當前位置的沖擊響應進行并行卷積運算，以獲取回波信號。使得系統(tǒng)能夠協(xié)同處理復雜的三維場景模型，并進行高效的沖擊響應計算；并通過并行卷積運算確保了回波信號的實時生成，能夠大幅降低硬件成本，提高用戶體驗。

技術特征：

1.一種面目標回波信號的模擬方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面目標回波信號的模擬方法，其特征在于，從反射內(nèi)存網(wǎng)絡讀取三維場景模型，提取數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)及之后的過程中包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面目標回波信號的模擬方法，其特征在于，所述基于所述數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)劃分面元，獲取面元數(shù)據(jù)的過程中，將所述面元數(shù)據(jù)以面元向量數(shù)組的形式發(fā)送至gpu顯存。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面目標回波信號的模擬方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面目標回波信號的模擬方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種面目標回波信號的模擬方法，其特征在于，將整個場景視作一個線性系統(tǒng)，基于整個場景系統(tǒng)計算所述沖擊響應的過程中包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種面目標回波信號的模擬方法，其特征在于，基于所述反射信號的相位變化和幅度變化及所述區(qū)塊的散射特性，獲取每個區(qū)塊的沖擊響應的過程之后包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面目標回波信號的模擬方法，其特征在于，所述將當前位置的沖擊響應進行并行卷積運算，以獲取回波信號的過程中，在fpga中將模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的微波探測設備的脈沖信號與所述響應向量進行卷積計算，并將運算結(jié)果通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出。

9.一種電子裝置，其特征在于，用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的面目標回波信號的模擬方法，所述電子裝置包括cpu主控模塊、gpu加速模塊和fpga處理模塊；

10.一種存儲介質(zhì)，其特征在于，所述存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-8任一項所述的面目標回波信號的模擬方法的步驟。

技術總結(jié)
本申請公開了一種面目標回波信號的模擬方法、電子裝置及存儲介質(zhì)，一種面目標回波信號的模擬方法包括：從反射內(nèi)存網(wǎng)絡讀取三維場景模型，提取數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)；基于所述數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)劃分面元，獲取面元數(shù)據(jù)；根據(jù)所述面元數(shù)據(jù)并行計算每個可視面元的回波響應；根據(jù)每個面元的回波計算結(jié)果獲取所述場景系統(tǒng)的沖擊響應；將當前位置的沖擊響應進行并行卷積運算，以獲取回波信號。本申請使系統(tǒng)能夠協(xié)同處理復雜的三維場景模型，并進行高效的沖擊響應計算；并通過并行卷積運算確保了回波信號的實時生成，能夠大幅降低硬件成本，提高用戶體驗。

技術研發(fā)人員：謝昌桁
受保護的技術使用者：上海志良電子科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/7