基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法

1.本发明属于电磁散射分析技术领域，具体涉及一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法。


背景技术：

2.在电磁散射分析领域中，对于宽带问题，特别是激励脉冲较短且瞬态效应较强的情况下，由于计算资源和时间的限制，传统的频域算法往往效率不高。随着在短脉冲通信和超宽带雷达系统中的广泛应用，时域电磁散射分析越来越受到人们的重视；通过时频变换，时域算法可以很容易地解决宽带电磁问题。并且，相较于频域算法，时域算法可以节省大量计算资源，提高计算效率。因此，研究时域电磁散射分析的快速算法对于实际短脉冲通信和超宽带雷达系统的时域电磁散射分析有着非常重要的理论参考价值。
3.现有的时域电磁散射分析大多集中在目标上，很少涉及到粗糙表面的瞬态散射，特别是分层粗糙表面，这是因为，粗糙表面上方物体的电磁散射场受到粗糙表面的电磁散射的影响较大，造成物体与粗糙表面的多重相互作用难以求解。例如，目前有采用全波数值算法用于单层背景模型的时域电磁散射分析的，然而，对于大尺度复合背景的散射分析，全波数值算法的计算效率极低，无法满足实际工程需求。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法。
5.本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
6.第一方面，本发明提供了一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法，包括：
7.接收回波数据；
8.将所述回波数据输入至预先训练完成的目标识别分类模型，得到目标识别结果；
9.其中，所述目标识别分类模型是基于一散射曲线库所训练得到的，所述散射曲线库是基于对多层背景与各种类型的目标进行时域回波建模所得到的，针对多层背景与每种类型的目标的建模过程包括：
10.构建第一散射情况的电流密度模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型；
11.基于所述第一散射情况的电流密度模型、所述第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及所述第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，构建多层背景与该目标的时域回波的复合散射场模型；
12.其中，所述第一散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标的表面，从该目标的表面反射到目标场中；所述目标场为待建模的复合散射场；
13.所述第二散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标所在的多层背景，一
部分从第一个分层介质的表面反射到目标场中，另一部分透射进入所述第一个分层介质后消散；
14.所述第三散射情况为：入射电磁波照射到所述多层背景，一部分从所述第一个分层介质的表面反射到目标场中、一部分透射进入所述第一个分层介质后消散、还有一部分在透射进入所述第一个分层介质之后，又在第二个分层介质的表面发生反射，并从所述第一个分层介质透射到目标场中。
15.在本发明的一个实施例中，所述第一散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0016][0017]
所述第二散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0018][0019]
所述第二散射情况的磁流密度模型的表达式为：
[0020][0021]
所述第三散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0022][0023]
所述第三散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0024][0025]
其中，j(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的电流密度，m(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的磁流密度；和分别代表以所述第一散射情况、所述第二散射情况以及所述第三散射情况到达目标表面每一网格m的入射电磁波的电流密度幅值；和分别代表以所述第二散射情况和所述第三散射情况到达目标场每一网格m的入射电磁波的磁流密度幅值；
[0026]
δ(
·
)代表脉冲函数；p(t-τm)代表t-τm时刻的时域电场强度；代表每个网格m的单位入射波矢量；η代表自由空间的波阻抗；
[0027]
τm代表到达每个网格m的入射电磁波在传输过程中所产生的时延量；其中，和分别表示第m个和第m+1个网格的单位入射波矢量，是第m个网格的中心坐标；和分别代表第m个和第m+1个网格的入射波电磁波的传播速度，该传播速度取决于网格所处的空间；
[0028]
c0表示自由空间中的光速，c1表示电磁波在所述第一个分层介质中的传播速度。
[0029]
在本发明的一个实施例中，所述复合散射场模型的表达式为：
[0030][0031][0032]
其中，es(r,t)代表目标场在面元s内的坐标r在t时刻的电场；hs(r,t)代表目标场在面元s内的坐标r在t时刻的磁场；代表面元s的单位入射波矢量；a＝1,2,3分别代表所述第一散射情况、第二散射情况以及所述第三散射情况；
[0033]
其中，δ
′
(
·
)为δ(
·
)的一阶导数；s
′
代表对面元s进行一阶求导；在所述第一散射情况和所述第二散射情况中均等于c0，在所述第三散射情况中等于c1。
[0034]
在本发明的一个实施例中，所述构建第一散射情况的电流密度模型，包括：
[0035]
构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0036]
基于所构建的电场模型和磁场模型，构建目标表面单个网格的反射场模型；
[0037]
基于目标表面所有网格的反射场模型，构建第一散射情况的电流密度模型。
[0038]
在本发明的一个实施例中，所述构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，包括：
[0039]
构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0040]
基于所构建的电场模型和磁场模型，构建从所述第一个分层介质的表面反射进入目标表面单个网格的反射场模型；
[0041]
基于从所述第一个分层介质的表面反射进入目标表面所有网格的反射场模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。
[0042]
在本发明的一个实施例中，所述构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，包括：
[0043]
构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0044]
基于所构建的电场模型和磁场模型，构建从所述第一个分层介质的表面反射进入目标表面单个网格的反射场模型，以及从所述第一个分层介质透射进入目标表面单个网格的透射场模型；
[0045]
基于从所述第一个分层介质的表面反射进入目标表面所有网格的反射场模型，以及从所述第一个分层介质透射进入目标表面所有网格的透射场模型，构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。
[0046]
第二方面，本发明提供了一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别装置，包括：
[0047]
接收模块，用于接收回波数据；
[0048]
模型应用模块，用于将所述回波数据输入至预先训练完成的目标识别分类模型，
得到目标识别结果；
[0049]
其中，所述目标识别分类模型是基于一散射曲线库所训练得到的，所述散射曲线库是基于对多层背景与各种类型的目标进行时域回波建模所得到的，针对多层背景与每种类型的目标的建模过程包括：
[0050]
构建第一散射情况的电流密度模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型；
[0051]
基于所述第一散射情况的电流密度模型、所述第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及所述第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，构建多层背景与该目标的时域回波的复合散射场模型；
[0052]
其中，所述第一散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标的表面，从该目标的表面反射到目标场中；所述目标场为待建模的复合散射场；
[0053]
所述第二散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标所在的多层背景，一部分从第一个分层介质的表面反射到目标场中，另一部分透射进入所述第一个分层介质后消散；
[0054]
所述第三散射情况为：入射电磁波照射到所述多层背景，一部分从所述第一个分层介质的表面反射到目标场中、一部分透射进入所述第一个分层介质后消散、还有一部分在透射进入所述第一个分层介质之后，又在第二个分层介质的表面发生反射，并从所述第一个分层介质透射到目标场中。
[0055]
优选地，所述第一散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0056][0057]
所述第二散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0058][0059]
所述第二散射情况的磁流密度模型的表达式为：
[0060][0061]
所述第三散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0062][0063]
所述第三散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0064][0065]
其中，j(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的电流密度，m(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的磁流密度；和分别代表以所述第一散射情况、所述第二散射情况以及所述第三散射情况到达目标表面每一网格m的入射电磁波的电流密度幅值；和分别代表以所述第二散射情况和所述第三散射情况到达目标场每一网格m的入射电磁波的磁流密度幅值；
[0066]
δ(
·
)代表脉冲函数；p(t-τm)代表t-τm时刻的时域电场强度；代表每个网格m的单位入射波矢量；η代表自由空间的波阻抗；
[0067]
τm代表到达每个网格m的入射电磁波在传输过程中所产生的时延量；其中，和分别表示第m个和第m+1个网格的单位入射波矢量，是第m个网格的中心坐标；和分别代表第m个和第m+1个网格的入射波电磁波的传播速度，该传播速度取决于网格所处的空间；
[0068]
c0表示自由空间中的光速，c1表示电磁波在所述第一个分层介质中的传播速度。
[0069]
优选地，所述复合散射场模型的表达式为：
[0070][0071][0072]
其中，es(r,t)代表目标场在面元s内的坐标r在t时刻的电场；hs(r,t)代表目标场在面元s内的坐标r在t时刻的磁场；代表面元s的单位入射波矢量；a＝1,2,3分别代表所述第一散射情况、第二散射情况以及所述第三散射情况；
[0073]
其中，δ
′
(
·
)为δ(
·
)的一阶导数；s
′
代表对面元s进行一阶求导；在所述第一散射情况和所述第二散射情况中均等于c0，在所述第三散射情况中等于c1。
[0074]
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
[0075]
存储器，用于存放计算机程序；
[0076]
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述的基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法所述的方法步骤。
[0077]
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法所述的方法步骤。
[0078]
在本发明的又一方面中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法所述的方法步骤。
[0079]
本发明提供的基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法中，基于对多层背景与目标进行时域回波建模，综合考虑了目标与多层背景的反射现象和透射现象，可以快速、逼真地模拟目标与多层背景的时域复合散射回波；基于建模所得的散射曲线库，可
以大幅提高大尺度复合背景的散射分析的计算效率，能够满足实际工程需求。进而，基于对多层背景与各种类型的目标进行时域回波建模所得的散射曲线库而训练得到的目标识别分类模型，可以在多层背景场景下实现精确目标识别。
[0080]
以下将结合附图及对本发明做进一步详细说明。
附图说明
[0081]
图1是本发明实施例提供的一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法的流程示意图；
[0082]
图2是多层背景与目标的几何模型示意图；
[0083]
图3是多层背景与目标的散射示意图；
[0084]
图4是本发明与现有的全波数值算法对球体目标与多层背景进行时域复合散射建模的分析结果对比示意图；
[0085]
图5是本发明与现有的全波数值算法对缩比导弹目标与多层背景进行时域复合散射建模的分析结果对比示意图；
[0086]
图6是本发明实施例提供的基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别装置的结构示意图；
[0087]
图7是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0088]
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0089]
为了快速、逼真地模拟目标与多层背景的时域复合散射回波，并基于模拟的散射曲线库实现多层背景下的目标识别的工程应用，本发明实施例提供了一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
[0090]
s10：接收回波数据。
[0091]
这里，回波数据可以是由雷达的接收机所接收的回波数据。
[0092]
s20：将回波数据输入至预先训练完成的目标识别分类模型，得到目标识别结果。其中，该目标识别分类模型是基于一散射曲线库所训练得到的，该散射曲线库是基于对多层背景与各种类型的目标进行时域回波建模所得到的。
[0093]
具体的，针对多层背景与每种类型的目标进行时域回波建模的建模过程可以包括：
[0094]
(1)构建第一散射情况的电流密度模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。
[0095]
其中，第一散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标的表面，从该目标的表面反射到目标场中；第二散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标所在的多层背景，一部分从第一个分层介质的表面反射到目标场中，另一部分全部透射进入第一个分层介质后消散。第三散射情况为：入射电磁波照射到多层介质，一部分从第一个分层介质的表面反射到目标场中、一部分透射进入第一个分层介质后消散、还有一部分在透射进入第一个分层介质之后，又在第二个分层介质的表面发生反射，并从第一个分层介质透射到目
标场中。
[0096]
参见图2所示，目标位于空间ω0中；第一个分层介质为ω1，其表面用s1表示；第二个分层介质为ω2，其表面用s2表示；ω0、ω1和ω2共同构成了目标所在的多层背景。图2中，符号
①
代表第一散射情况，符号
②
代表第二散射情况，符号
③
代表第三散射情况。
[0097]
可以理解的是，在第一散射情况中，目标的导体表面不存在磁流密度，故而仅构建了电流密度模型。
[0098]
该步骤(1)在具体应用中，可以首先构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型。然后，对于不同散射情况，分别进行进一步的模型构建，具体的：
[0099]
对于第一散射情况而言，可以基于所构建的入射电磁波的电场模型和磁场模型，构建目标表面单个网格的反射场模型；然后，基于该目标表面所有网格的反射场模型，构建第一散射情况的电流密度模型。
[0100]
对于第二散射情况而言，基于雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型，构建从第一个分层介质的表面反射进入目标表面单个网格的反射场模型；然后，基于从第一个分层介质的表面反射进入目标表面所有网格的反射场模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。
[0101]
对于第三散射情况而言，基于雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型，构建从第一个分层介质的表面反射进入目标表面单个网格的反射场模型，以及构建从第一个分层介质透射进入目标表面单个网格的透射场模型；可以理解的是，该透射场是一部分的入射电磁波在透射进入第一个分层介质之后，在第二个分层介质的表面发生反射，最终从第一个分层介质透射到目标场中的。然后，基于从第一个分层介质的表面反射进入目标表面所有网格的反射场模型，以及从第一个分层介质透射进入目标表面所有网格的透射场模型，构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。
[0102]
(2)基于第一散射情况的电流密度模型、第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，构建多层背景与目标的时域回波的复合散射场模型。
[0103]
可以理解的是，这里所构建的复合散射场模型，包括多层背景与目标的时域回波的电场模型和磁场模型。
[0104]
为了方案更为清楚，下面对建模过程进行进一步的详细说明。假设雷达发来的入射电磁波的电场模型ei(r,t)和磁场模型hi(r,t)的表达式分别如下：
[0105][0106][0107]
式(1)中，ei(r,t)代表坐标r在t时刻的电场强度；ei代表该入射电磁波的电场振幅，p(
·
)代表时域电场强度，δ(
·
)代表脉冲函数，c0表示自由空间中的光速，代表入射电磁波的单位入射波矢量。
[0108]
式(2)中，hi(r,t)代表坐标r在t时刻的磁场强度，hi代表该入射电磁波的磁场振幅，η代表自由空间的波阻抗，其余参数的含义可参见表达式(1)。
[0109]
对于第一散射情况而言，由于反射现象发生在导体表面，不存在磁流密度，故可将
此时的电流密度表示为：
[0110][0111]
式(3)中，j(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的电流密度，代表目标表面每个网格m的单位法向矢量；代表到达目标表面网格m的入射电磁波的磁场，代表该磁场的振幅，坐标r
′
位于网格m中；和分别代表te波和tm波下的电场的极化方向；代表网格m的单位入射波矢量；δ(
·
)代表脉冲函数；代表以第一散射情况到达目标表面网格m的入射电磁波的电流密度幅值；c0表示自由空间中的光速，η代表自由空间的波阻抗；p(
·
)代表时域电场强度；τm是入射电磁波经过多次反射和透射到达网格m的过程中所产生的时延量，可通过下述公式(4)计算：
[0112][0113]
式(4)中，和分别表示目标表面的第m个和第m+1个网格的单位入射波矢量，是第m个网格的中心坐标；和分别代表第m个和第m+1个网格的入射波电磁波的传播速度，该传播速度取决于网格所处的空间。
[0114]
对于第二散射情况而言，如图3所示，假设和分别代表达到网格p1的入射电磁波的电磁和磁场，那么经过p1的反射，反射电磁波将通过网格p3到达目标表面，由反射定律可得p1产生的反射电场和反射磁场可以表示为：
[0115][0116][0117]
式(5)和式(6)中，r
te
和r
tm
分别表示te波和tm波的反射系数；表示p1的单位反射波矢量，该单位反射波矢量可以通过下式(7)计算得到：
[0118][0119]
式(7)中，是单位法矢量，是网格p1的单位入射波矢量
[0120]
此时，图3中的网格p3的入射波可以表示为:
[0121][0122]
[0123]
式(8)和式(9)中，符号“*”表示卷积运算符号。为网格p3的单位入射波矢量；r
3-r1表示网格p1与网格p3的坐标间距，此时可以表示电磁波由网格p1传到网格p3所产生的时延。
[0124]
可以理解的是，参照表达式(8)和(9)的推导过程，可以获得以第二散射情况到达目标表面各网格的入射波表达式；此时，可以将第二散射情况中的电流密度j(r
′
,t)和磁流密度m(r
′
,t)分别表示为：
[0125][0126][0127]
该式(10)和式(11)中，代表到达目标表面网格m的入射电磁波的磁场，代表该磁场的振幅；代表从网格m反射出的电磁波的磁场；代表到达目标表面网格m的入射电磁波的电场，代表该电场的振幅；代表从网格m反射出的电磁波的电场；和分别代表第一个分层介质的表面s1在tm方向和te方向的极化方式下的反射系数；代表以第二散射情况到达目标表面网格m的入射电磁波的电流密度幅值；代表以第二散射情况到达目标表面网格m的入射电磁波的磁流密度幅值；其余参数可参见上文。
[0128]
对于第三散射情况而言，按照折射定律，由p1透射的电磁波可以表示为：
[0129][0130][0131]
其中，代表由p1透射的电磁波的电场，代表由p1透射的电磁波的磁场，t
te
和t
tm
分别表示tm波和te波的透射系数；代表单位透射波矢量，该单位透射波矢量可以由单位入射波矢量和单位法向矢量计算得到；其余参数可参见上文。
[0132]
由图3可知，经过p1的透射波将到达p2，此时，p2的入射波可以表示为：
[0133]
[0134][0135]
其中，代表p2的入射电磁波的电场，代表p2的入射电磁波的磁场；代表p2的单位入射波矢量；c1表示第二个分层介质所形成的空间ω1中的光速，其余参数参可参见上文。
[0136]
然后，参照上述的式(5)和式(6)，由p2的入射电磁波可以得到p2的反射电磁波，参照上述的式(8)和式(9)，可以得到p4的入射电磁波，参照上述的式(12)和式(13)，由p4的入射电磁波可以得到p4的透射电磁波，该透射电磁波可到达目标表面的某个网格。可以理解的是，参照这一推导过程，可以得到以第三散射情况到达目标表面的各网格的入射波表达式；此时，可以将第三散射情况中的电流密度j(r
′
,t)和磁流密度m(r
′
,t)分别表示为：
[0137][0138][0139]
其中，代表以第三散射情况到达目标表面网格m的入射电磁波的电流密度幅值；代表以第三散射情况到达目标表面网格m的入射电磁波的磁流密度幅值；和分别代表第一个分层介质的表面s1在tm方向和te方向的极化方式下的透射系数，代表p3的单位透射波矢量；其余参数可参见上文。
[0140]
在得到目标表面每个网格最终接收到的反射电磁波或者透射电磁波后，便可以通过散射理论获取远区散射场，该散射场的电场和磁场可以分别表示为：
[0141][0142][0143]
其中，es(r,t)代表目标场在面元s内的坐标r在t时刻的电场；hs(r,t)代表目标场在面元s内的坐标r在t时刻的磁场；代表面元s的单位入射波矢量。
[0144]
将式(3)、式(10)、式(11)、式(16)以及式(17)分别代入到式(18)和式(19)后，可以得到最终的复合散射场模型的表达式：
[0145]
[0146][0147]
其中，δ
′
(
·
)为δ(
·
)的一阶导数；s
′
代表对面元s进行一阶求导；在第一散射情况和第二散射情况中，均等于c0，在第三散射情况中，等于c1；a＝1,2,3分别代表第一散射情况、第二散射情况以及第三散射情况，其余参数可参见上文。
[0148]
图4示例性的示出了本发明与现有的全波数值算法对球体目标与多层背景进行时域复合散射建模的分析结果对比示意图；图4中，使用不同曲线分别绘制了本发明的散射场与全波数值算法计算的散射场的电场强度随时间变化的情况。图5示例性的示出了本发明与现有的全波数值算法对缩比导弹目标与多层背景进行时域复合散射建模的分析结果对比示意图；图5中，同样使用不同曲线分别绘制了本发明的散射场与全波数值算法计算的散射场的电场强度随时间变化的情况。从图4和图5可以看到，采用本发明对多层背景与目标的时域复合散射分析的可信度较高。并且，实验结果表明，使用本发明的建模过程来建立图4中的球形目标与多层背景的时域复合散射模型耗时32秒，而全波数值算法耗时227227秒，二者的计算精度的均方根误差仅为0.18。因此，本发明的计算效率和计算精度均显著优于现有技术。
[0149]
可以理解的是，基于建模得到的复合散射场模型，可以建立多层背景与各种类型的目标的时域回波模型库，该模型库包括了每种类型的目标对应的各种散射曲线，散射曲线即是回波数据随时间变化的曲线；将这些散射曲线以及对应的目标类型作为训练样本，可以训练一个分类模型，这样，结合机器学习方法，便可以实现对目标的分类，即实现目标识别。
[0150]
可以理解的是，参照本发明实施例提供的目标识别方法，也可以实现一个目标检测的方案，具体的实现原理与目标识别相似，本发明实施例不再赘述。
[0151]
相应于上述的一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法，本发明实施例还提供了一种基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别装置，如图6所示，该装置包括：
[0152]
接收模块601，用于接收回波数据。
[0153]
模型应用模块602，用于将回波数据输入至预先训练完成的目标识别分类模型，得到目标识别结果。
[0154]
其中，该目标识别分类模型是基于一散射曲线库所训练得到的，该散射曲线库是基于对多层背景与各种类型的目标进行时域回波建模所得到的，针对多层背景与每种类型的目标的建模过程包括：
[0155]
构建第一散射情况的电流密度模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，以及构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型；
[0156]
基于第一散射情况的电流密度模型、第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模
型，以及第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，构建多层背景与该目标的时域回波的复合散射场模型。
[0157]
其中，第一散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标的表面，从该目标的表面反射到目标场中；目标场为待建模的复合散射场。
[0158]
第二散射情况为：雷达发来的入射电磁波照射到该目标所在的多层背景，一部分从第一个分层介质的表面反射到目标场中，另一部分全部透射进入第一个分层介质后消散。
[0159]
第三散射情况为：入射电磁波照射到多层背景，一部分从第一个分层介质的表面反射到目标场中、一部分透射进入第一个分层介质后消散、还有一部分在透射进入第一个分层介质之后，又在第二个分层介质的表面发生反射，并从第一个分层介质透射到目标场中。
[0160]
优选地，第一散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0161][0162]
第二散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0163][0164]
第二散射情况的磁流密度模型的表达式为：
[0165][0166]
第三散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0167][0168]
第三散射情况的电流密度模型的表达式为：
[0169][0170]
其中，j(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的电流密度，m(r
′
,t)代表目标场的坐标r
′
在t时刻的磁流密度；和分别代表以第一散射情况、第二散射情况以及第三散射情况到达目标表面每一网格m的入射电磁波的电流密度幅值；和分别代表以第二散射情况和第三散射情况到达目标场每一网格m的入射电磁波的磁流密度幅值。
[0171]
δ(
·
)代表脉冲函数；p(t-τm)代表t-τm时刻的时域电场强度；代表每个网格m的单位入射波矢量；η代表自由空间的波阻抗。
[0172]
τm代表入射电磁波在到达每个网格m的过程中所产生的时延量；其中，和分别表示第m个和第m+1个网格的单位入射波矢量，是第m个网格的中心坐标；和分别代表第m个和第m+1个网格的入射波电磁波的传播速度，该传播速度取决于网格所处的空间；
[0173]
c0表示自由空间中的光速，c1表示电磁波在第一个分层介质中的传播速度。
[0174]
优选地，复合散射场模型的表达式为：
[0175][0176][0177]
其中，es(r,t)代表目标场在面元s内的坐标r在t时刻的电场；hs(r,t)代表目标场在面元s内的坐标r在t时刻的磁场；代表面元s的单位入射波矢量；a＝1,2,3分别代表第一散射情况、第二散射情况以及第三散射情况；
[0178]
其中，δ
′
(
·
)为δ(
·
)的一阶导数；s
′
代表对面元s进行一阶求导；在第一散射情况和第二散射情况中，均等于c0，在第三散射情况中，等于c1。
[0179]
优选地，构建第一散射情况的电流密度模型，包括：
[0180]
构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0181]
基于所构建的电场模型和磁场模型，构建目标表面单个网格的反射场模型；
[0182]
基于目标表面所有网格的反射场模型，构建第一散射情况的电流密度模型。
[0183]
优选地，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，包括：
[0184]
构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0185]
基于所构建的电场模型和磁场模型，构建从第一个分层介质的表面反射进入目标表面单个网格的反射场模型；
[0186]
基于从第一个分层介质的表面反射进入目标表面所有网格的反射场模型，构建第二散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。
[0187]
优选地，构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型，包括：
[0188]
构建雷达发来的入射电磁波的电场模型和磁场模型；
[0189]
基于所构建的电场模型和磁场模型，构建从第一个分层介质的表面反射进入目标表面单个网格的反射场模型，以及从第一个分层介质透射进入目标表面单个网格的透射场模型；
[0190]
基于从第一个分层介质的表面反射进入目标表面所有网格的反射场模型，以及从第一个分层介质透射进入目标表面所有网格的透射场模型，构建第三散射情况的电流密度模型和磁流密度模型。
[0191]
在实际应用中，本发明实施例提供的装置可以应用于电子设备中，具体的，该电子设备可以是台式计算机、便携式计算机、雷达设备等。在此不作限定，任何可以实现本发明的电子设备，均属于本发明的保护范围。
[0192]
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，包括处理器701、通信接口702、
存储器703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信，
[0193]
存储器703，用于存放计算机程序；
[0194]
处理器701，用于执行存储器703上所存放的程序时，实现上述的基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法所述的方法步骤。
[0195]
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表征，图中仅用一条粗线表征，但并不表征仅有一根总线或一种类型的总线。
[0196]
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
[0197]
存储器可以包括随机存取存储器(random access memory，ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory，nvm)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
[0198]
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0199]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质。在该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述的基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法所述的方法步骤。
[0200]
可选地，该计算机可读存储介质可以为非易失性存储器(non-volatile memory，nvm)，例如为至少一个磁盘存储器。
[0201]
可选的，所述计算机可读存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
[0202]
在本发明的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的基于多层背景与目标的时域回波模型的目标识别方法所述的方法步骤。
[0203]
需要说明的是，对于装置/电子设备/存储介质/计算机程序产品实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0204]
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0205]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例
或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0206]
尽管在此结合各实施例对本技术进行了描述，然而，在实施所要求保护的本技术过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。
[0207]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。