本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種外推法測雷達(dá)散射截面積。

背景技術(shù)：

當(dāng)前的雷達(dá)散射截面積(rcs)測量方法是通過球體對整個(gè)測試系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)(或稱“標(biāo)定”，“定標(biāo)”)，通過先后將球體和被測目標(biāo)在測試場中進(jìn)行rcs測量值的比較，得到被測目標(biāo)的rcs值，球體的rcs值是由理論計(jì)算得到(金屬球：pi*r^2，r為球體半徑)。用球體標(biāo)定rcs測量系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，由于球體在所有觀測方向上都是球體，360度轉(zhuǎn)動(dòng)rcs沒有變化，從而缺少對rcs測量系統(tǒng)的方位角、俯仰角的校準(zhǔn)信息。此外，球體對所接收到的電磁波反射小，從而使測量信號(hào)的信號(hào)噪聲比(snr)和信號(hào)雜波比(scr)低，會(huì)造成標(biāo)定后的rcs測量系統(tǒng)的測量靈敏度低，測量結(jié)果不確定度大。

如果采用帶有角度rcs信息的其他反射體對rcs測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，必須首先知道該反射體的rcs量值，目前不能得到準(zhǔn)確的復(fù)雜幾何體的rcs量值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種外推法測雷達(dá)散射截面積的方法，可以提升rcs測量的準(zhǔn)確性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種外推法測雷達(dá)散射截面積的方法，包括以下步驟：s1：對發(fā)射源與被測目標(biāo)體的位置進(jìn)行對準(zhǔn)，以使所述發(fā)射源正對所述被測目標(biāo)體的被測位置，其中，所述發(fā)射源和所述被測目標(biāo)體均設(shè)置在微波暗室中；s2：在所述發(fā)射源遠(yuǎn)離所述被測目標(biāo)體的過程中，對應(yīng)獲取在多個(gè)測量位置下所述發(fā)射源的輻射功率或電磁波幅度，以及接收到的目標(biāo)散射的空間輻射功率或電磁波幅度；s3：根據(jù)所述多個(gè)測量位置下所述發(fā)射源的輻射功率或電磁波幅度，以及接收到的目標(biāo)散射的空間輻射功率或電磁波幅度，得到所述發(fā)射源和所述被測目標(biāo)體隨距離變化的雷達(dá)散射截面積測量曲線；s4：根據(jù)所述雷達(dá)散射截面積測量曲線得到所述被測目標(biāo)體的雷達(dá)散射截面積隨距離變化的函數(shù)；s5：對所述雷達(dá)散射截面積隨距離變化的函數(shù)求距離無窮遠(yuǎn)極限，得到所述被測目標(biāo)體的雷達(dá)散射截面積。

進(jìn)一步地，步驟s2進(jìn)一步包括：對所述每個(gè)測量位置進(jìn)行多次測量，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行相參積累得到所述每個(gè)測量位置的所述發(fā)射源的輻射功率或電磁波幅度，以及接收到的目標(biāo)散射的空間輻射功率或電磁波幅度。

進(jìn)一步地，步驟s4進(jìn)一步包括：對所述雷達(dá)散射截面積測量曲線進(jìn)行平滑處理，并采用多項(xiàng)式擬合的方式得到被測目標(biāo)體的雷達(dá)散射截面積隨距離變化的函數(shù)。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述被測目標(biāo)體為非球面體時(shí)，還包括：改變所述發(fā)射源和所述被測目標(biāo)體之間的夾角并測量被測目標(biāo)體的雷達(dá)散射截面積，以得到所述發(fā)射源和所述被測目標(biāo)體之間的在不同夾角下所述被測目標(biāo)體的雷達(dá)散射截面積。

進(jìn)一步地，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀將激光對準(zhǔn)裝置連接發(fā)射源的波導(dǎo)口面，并使用所述激光對準(zhǔn)裝置檢測所述發(fā)射源與所述被測目標(biāo)體之間的是否對準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外推法測雷達(dá)散射截面積的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

測量準(zhǔn)確，可以使目前國內(nèi)rcs測量準(zhǔn)確度提升5倍以上，本發(fā)明第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是測量結(jié)果信息全面，可以準(zhǔn)確測量得到被測目標(biāo)在不同方位角，不同俯仰角下的rcs量值；

可以提升rcs測量準(zhǔn)確度，具有更小的測量不確定度，更豐富的rcs測量信息，為隱身飛機(jī)、飛行器等國防領(lǐng)域及民用領(lǐng)域的飛機(jī)、飛行器的隱身效果、目標(biāo)識(shí)別等方面提供精準(zhǔn)測量；

可以通過對自行設(shè)計(jì)的rcs目標(biāo)體進(jìn)行精確測量，將該rcs目標(biāo)體作為校準(zhǔn)件發(fā)放給全國rcs測試場用于作為標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)器，有利于建立我國rcs計(jì)量體系，統(tǒng)一全國rcs測量量值，達(dá)到統(tǒng)一、準(zhǔn)確、可靠、有效。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的外推法測雷達(dá)散射截面積的方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的外推法測雷達(dá)散射截面積采用相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的外推法測雷達(dá)散射截面積的方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外推法測雷達(dá)散射截面積的方法，包括以下步驟：

s1：對發(fā)射源與被測目標(biāo)體的位置進(jìn)行對準(zhǔn)，以使所述發(fā)射源正對所述被測目標(biāo)體的被測位置，其中，所述發(fā)射源和所述被測目標(biāo)體均設(shè)置在微波暗室中；

s2：在所述發(fā)射源遠(yuǎn)離所述被測目標(biāo)體的過程中，對應(yīng)獲取在多個(gè)測量位置下所述發(fā)射源的輻射功率或電磁波幅度，以及接收到的目標(biāo)散射的空間輻射功率或電磁波幅度；

s3：根據(jù)所述多個(gè)測量位置下所述發(fā)射源的輻射功率或電磁波幅度，以及接收到的目標(biāo)散射的空間輻射功率或電磁波幅度，得到所述發(fā)射源和所述被測目標(biāo)體隨距離變化的雷達(dá)散射截面積測量曲線；

s4：根據(jù)所述雷達(dá)散射截面積測量曲線得到所述被測目標(biāo)體的雷達(dá)散射截面積隨距離變化的函數(shù)；

s5：對所述雷達(dá)散射截面積隨距離變化的函數(shù)求距離無窮遠(yuǎn)極限，得到所述被測目標(biāo)體的雷達(dá)散射截面積。

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的外推法測雷達(dá)散射截面積采用相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，外推法測雷達(dá)散射截面積采用的相關(guān)設(shè)備包括：導(dǎo)軌引導(dǎo)系統(tǒng)、導(dǎo)軌覆蓋系統(tǒng)、發(fā)射天線塔和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、上極化下方位天線定位器系統(tǒng)、對準(zhǔn)設(shè)備等部分。

使用外推法測量rcs要求導(dǎo)軌引導(dǎo)系統(tǒng)精確對齊。導(dǎo)軌引導(dǎo)系統(tǒng)安裝在外推法暗室的坑道內(nèi)，用于支撐發(fā)射天線塔，并引導(dǎo)發(fā)射塔沿暗室的移動(dòng)軸移動(dòng)，同時(shí)保持發(fā)射塔在移動(dòng)過程中的對準(zhǔn)度在指定誤差范圍內(nèi)。導(dǎo)軌引導(dǎo)系統(tǒng)被直接安裝到混凝土地板上。導(dǎo)軌引導(dǎo)系統(tǒng)與外推法暗室內(nèi)的地板和發(fā)射塔連接。

為了避免發(fā)射天線塔和接收天線塔之間導(dǎo)軌暴露所引起的反射，暗室內(nèi)具備一個(gè)自動(dòng)導(dǎo)軌覆蓋系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，導(dǎo)軌覆蓋系統(tǒng)采用一個(gè)可移動(dòng)地板，由沿暗室縱向排列在地面上的移動(dòng)托架組成。導(dǎo)軌覆蓋系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對導(dǎo)軌覆蓋吸波材料，同時(shí)為操作人員提供進(jìn)出發(fā)射塔的通路。當(dāng)軌道不覆蓋吸波材料時(shí)，rcs為關(guān)狀態(tài)；反之為開狀態(tài)。

用外推法測量rcs時(shí)，需要測量s11(反射波/發(fā)射波)隨天線間距離的變化。因此設(shè)定一個(gè)發(fā)射塔能夠承載發(fā)射天線和其它相關(guān)設(shè)備，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來移動(dòng)發(fā)射塔。發(fā)射天線塔用于承載微調(diào)對激光對準(zhǔn)裝置、測量儀器、發(fā)射天線和極化定位器。發(fā)射天線塔包括一個(gè)距離地面大約2m的工作臺(tái)。其中，激光對準(zhǔn)裝置可以是激光對準(zhǔn)儀，也可以是激光筆。

發(fā)射天線塔由長約9米的滾珠絲杠來驅(qū)動(dòng)，采用帶有絕對編碼的直流無刷電機(jī)。電機(jī)和編碼器由運(yùn)動(dòng)控制器控制，運(yùn)動(dòng)控制器本身又可以通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，也可通過發(fā)射塔上的本地控制面板控制。運(yùn)動(dòng)控制器能夠控制發(fā)射天線塔和導(dǎo)軌覆蓋系統(tǒng)。根據(jù)發(fā)射天線塔的已知位置，運(yùn)動(dòng)控制器對導(dǎo)軌覆蓋系統(tǒng)實(shí)行全自動(dòng)控制。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，被測目標(biāo)體為金屬方板，金屬方板被固定在接收天線塔的天線架上，可以通過改變方板與發(fā)射天線口面之間的夾角，從而可以得到目標(biāo)體在不同角度下的rcs值。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀將激光對準(zhǔn)裝置連接發(fā)射源的波導(dǎo)口面，并使用激光對準(zhǔn)裝置檢測所述發(fā)射源與所述被測目標(biāo)體之間的是否對準(zhǔn)。

準(zhǔn)備工作完成后，將微波暗室門關(guān)閉，實(shí)驗(yàn)操作人員在天線塔上開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，然后設(shè)定測量參數(shù)。參數(shù)設(shè)置時(shí)包括對時(shí)域門進(jìn)行設(shè)置，用于濾除目標(biāo)體周圍物體的散射信號(hào)，尤其是目標(biāo)體背后天線塔的散射信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線口面與標(biāo)準(zhǔn)散射體之間的距離為r，測量r取不同值時(shí)的s11。

當(dāng)待測體為金屬球時(shí)，將金屬球放置在泡沫支架上，將喇叭天線固定在發(fā)射塔上，并通過調(diào)節(jié)泡沫支架下方的升降臺(tái)使喇叭天線口面中心與金屬球球心對齊。喇叭天線口面到金屬球球心的距離為r。

當(dāng)待測體為鋁合金方板時(shí)，將鋁合金方板通過支架固定在天線架臺(tái)上，將喇叭天線固定在發(fā)射塔上，喇叭天線口面到鋁合金方板表面的距離為r。發(fā)射塔沿著導(dǎo)軌移動(dòng)改變r(jià)的大小，并通過網(wǎng)絡(luò)分析儀得到不同距離r下的s11值。

在測量過程中，每移動(dòng)一定的距離，需要根據(jù)當(dāng)前天線-目標(biāo)之間的距離對時(shí)域門的center重新進(jìn)行設(shè)置，從而得到更為精確的測量值。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在步驟s2中，對每個(gè)測量位置進(jìn)行多次測量，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行相參積累得到發(fā)射源的輻射功率或電磁波幅度，以及接收到的目標(biāo)散射的空間輻射功率或電磁波幅度，從而提高信噪比和信雜比。

實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)是不同距離下的s11值，將此值帶入到以下公式中可以得到對應(yīng)的rcs值：

其中，r為喇叭天線與被測目標(biāo)體之間的距離，g為天線增益，λ為波長。

通過對rcs測量結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)rcs測量值隨著距離的增大是波動(dòng)上升的，并且最后上升趨勢變緩，逐漸趨于定義值(無窮遠(yuǎn)rcs量值)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟s4進(jìn)一步包括：對所述雷達(dá)散射截面積測量曲線進(jìn)行平滑處理，并采用多項(xiàng)式擬合的方式得到被測目標(biāo)體的雷達(dá)散射截面積隨距離變化的函數(shù)。

具體地，空間駐波形成的紋波可以通過滑動(dòng)平均的方法濾掉。對于平滑后得到的外推曲線，采用多項(xiàng)式擬合的方式得到rcs隨距離變化的函數(shù)f(r)，對f(r)求取距離為無窮大時(shí)的極限值，得到被測目標(biāo)的rcsdut量值，即rcsdut＝lime→∞(f(r))。

本發(fā)明實(shí)施例的外推法測雷達(dá)散射截面積的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

測量準(zhǔn)確，可以使目前國內(nèi)rcs測量準(zhǔn)確度提升5倍以上，本發(fā)明第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是測量結(jié)果信息全面，可以準(zhǔn)確測量得到被測目標(biāo)在不同方位角，不同俯仰角下的rcs量值；

可以提升我國rcs測量準(zhǔn)確度，具有更小的測量不確定度，更豐富的rcs測量信息，為隱身飛機(jī)、飛行器等國防領(lǐng)域及民用領(lǐng)域的飛機(jī)、飛行器的隱身效果、目標(biāo)識(shí)別等方面提供精準(zhǔn)測量；

可以通過對自行設(shè)計(jì)的rcs目標(biāo)體進(jìn)行精確測量，將該rcs目標(biāo)體作為校準(zhǔn)件發(fā)放給全國rcs測試場用于作為標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)器，有利于建立我國rcs計(jì)量體系，統(tǒng)一全國rcs測量量值，達(dá)到統(tǒng)一、準(zhǔn)確、可靠、有效。

另外，本發(fā)明實(shí)施例的外推法測雷達(dá)散射截面積的方法的其它構(gòu)成以及作用對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。