一種弱散射目標的RCS測量方法技術

提出了一種弱散射目標的RCS測量方法，包括測量目標支架及其它雜散回波構成的環境背景回波；在支架上放置定標體，測量定標體的回波信號；將弱散射目標的載體置于支架上，將弱散射目標用替代物遮住以確保該區域基本不產生散射，獲得用于對所述載體進行對消處理的目標背景信號；去除所述替代物露出待測的所述弱散射目標，測量獲得目標信號；采用背景矢量相減技術，對目標信號和定標體的回波信號分別應用目標背景信號和環境背景回波，獲得弱散射目標的RCS測量結果。上述方法，提高了弱散射目標的測量精度，去除了對弱散射目標的載體形狀的限制，增加被測縫隙、臺階等弱散射目標的尺寸，同時降低了載體的設計加工成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微波散射測量領域，尤其是涉及一種弱散射目標的RCS測量方法，用于對縫隙、臺階等弱散射目標進行測量。
技術介紹
縫隙、臺階等低可探測目標一般是作為次級散射源在緊縮場微波暗室中測量。在緊縮場中進行目標RCS測量時，被測目標(例如飛機模型)通過低散射泡沫支架或低散射金屬支架置于靜區中，如圖1所示。在緊縮場靜區中，電磁波以平面波形式傳播，不隨距離變化發生衰減，在這種情況下，替代定標法很方便。以金屬球作為定標體為例，測量目標前，先進行背景電平測量，然后在目標支架上放置金屬球進行定標體測量，最后再架設目標進行目標測量。不考慮系統噪聲因素，掃頻測量時目標和定標體的信號可以分別表示為：ST(f)＝T(f)+B(f)(1)和SC(f)＝C(f)+B(f)(2)式中，ST(f)和SC(f)分別表示測量目標和測量定標體時雷達接收到的回波信號，其中包含雜波背景；T(f)表示目標真實回波；C(f)表示定標體真實回波；B(f)表示由目標支架及測試場等其它雜散回波構成的背景回波。上述回波信號均為復數矢量。為提高RCS測量精度，一般在定標中采用背景矢量相減技術處理，目標散射函數的定標方程為：式中，σT(f)為目標散射函數，是需要測量和定標的量；σC(f)為定標體的散射函數，是可通過精確理論計算得到的已知量。由式(3)可見，當背景回波B(f)能夠被測得、并通過背景相減技術處理后，就能消除其對目標RCS測量與定標的影響，實現對目標RCS的精確測量與定標。縫隙、臺階等目標不能獨立存在，一定是依附于某種類型的載體上。例如，在一塊金屬平板上開縫，如果沒有平板存在，也就沒有縫隙存在，此時平板就是縫隙的載體。如果載體無限大，除縫隙自身散射外，沒有耦合現象的發生。這種情況下，縫隙可等效為表面電磁流，用矩量法進行求解。但是對于實際使用和測量的縫隙目標來說，一定是依附于有限尺寸的載體，這種情況下，總散射可以主要分為三部分：(a)縫隙本身的散射；(b)載體本身的散射；(c)載體邊緣與縫隙的耦合。(參見文獻：張振利；倪維立縫隙及其與邊緣的相互作用對目標散射的影響[期刊論文]-電波科學學報2001(03).)這樣一來，在緊縮場中進行目標測量時，目標信號可以表示為ST(f)＝TG(f)+TZT(f)+TEC(f)+B(f)(4)式中，ST(f)表示測目標時雷達接收到的回波信號，包含雜波背景；TG(f)表示縫隙本身回波；TZT(f)表示載體本身回波；TEC(f)表示載體邊緣與縫隙耦合產生的回波；B(f)表示由目標支架及測試場等其它雜散回波構成的背景回波。上述回波信號均為復數矢量。按照常規測量方法，進行背景對消處理后即獲得目標RCS。實際上，如如此得到的RCS結果中包含了縫隙本身、載體本身以及載體邊緣與縫隙的耦合三部分的散射貢獻，即T(f)＝TG(f)+TZT(f)+TEC(f)。針對這種情況，研究目標缺陷測量的工程師做了大量工作使測量結果能夠盡量接近縫隙本身的散射結果。從已經發表的成果看，研究工作的重點實際上放在降低載體本身散射上。邊緣繞射本身屬于一種弱散射源，如果載體本身是低散射的，那么邊緣與縫隙的耦合也很小。現有的測量方法之一是，采用豎直放置的平板作為縫隙載體。該技術利用豎直放置的平板作為縫隙載體，如圖2所示。豎直放置的平板被選作縫隙載體，一是因為其在一定條件下具有低散射特性，二是因為成本比較低廉。例如，在一定頻率下，豎直放置的平板在30～90度方位角內的RCS均值可達-35dBsm(參見：黃沛霖，劉戰合.飛行器表面縫隙電磁散射特性研究[J].航空學報，2008，29.DOI：doi：10.3321/j.issn：1000-6893.2008.03.023.高旭，劉戰合，武哲.縫隙目標電磁散射特性試驗[J].航空學報，2008，29：1497-1501.DOI：doi：10.3321/j.issn：1000-6893.2008.06.014.)。另一種測量方法是，采用水滴形低散射載體或杏仁體作為縫隙載體。該技術利用水滴形低散射載體，杏仁體作為縫隙載體，如圖3所示。這兩種載體都在一定條件下具有低散射特性，例如，在一定頻率下，水滴形載體和杏仁體在0～30度方位角內的RCS均值可達-40dBsm(參見：桑建華，張宗斌，王爍等.低RCS飛行器表面弱散射源研究[J].航空工程進展，2012，3(3)：257-262.DOI：10.3969/j.issn.1674-8190.2012.03.002.柴建忠，高旭，劉學強等.幾種載體表面縫隙對雷達目標特性的影響[J].南京航空航天大學學報，2014，46(4)：567-572.DOI：10.3969/j.issn.1005-2615.2014.04.012.)。現有技術中進行縫隙或臺階等弱散射目標的RCS測量方法的特點在于，由于縫隙、臺階等目標本身必須依附于某一種載體而存在，而載體本身的散射無法保證比縫隙、臺階等被測目標的散射低很多，因此采用傳統的矢量背景對消技術，將測量場地的環境雜波作為背景信號進行背景對消后，只能獲得縫隙、臺階等目標以及載體的總散射，無法獲得準確的縫隙、臺階等被測目標的散射。例如，當載體RCS值達到-35dBsm的情況下，如果縫隙的RCS值為-15dBsm，則測量不確定度為±1dB；如果縫隙的RCS值為-25dBsm，則測量不確定度為±3dB。但是，載體的RCS一般都有頻率特性，頻率變低時其RCS一般會增加，從而導致縫隙的測量不確定度增加。因此，現有技術的實際應用受到一定限制。因此，如何分離縫隙、臺階等被測目標的散射和載體的散射，是實現此類目標RCS準確測量的關鍵。即，現有的各種方法限定了縫隙、臺階等弱散射目標的測量精度，同時還限制了低散射載體的尺寸，導致所研究的縫隙、臺階等弱散射目標尺寸過小。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提高弱散射目標的測量精度，去除對弱散射目標載體形狀的限制，增加被測縫隙、臺階等弱散射目標的尺寸，同時降低載體的設計加工成本，具有很好的實用化前景。為了達到以上目的，本專利技術提出了一種弱散射目標的RCS測量方法，包括以下步驟：步驟1：環境背景測量：測量包含目標支架在內的微波暗室背景，獲得目標支架及其它雜散回波構成的環境背景回波B(f)；步驟2：定標體測量：在目標支架上放置定標體，雷達接收到的定標體的回波信號SC(f)；步驟3：目標背景測量：將弱散射目標的載體置于目標支架上，將弱散射目標用替代物遮住以確保該區域基本不產生散射，獲得用于對所述載體進行對消處理的目標背景信號BT(f)；步驟4：進行目標測量：保持所述載體姿態不變，去除所述替代物露出待測的所述弱散射目標，測量獲得目標信號ST(f)；步驟5：定標處理：采用背景矢量相減技術，對所述目標信號和所述定標體的回波信號分別應用各自對應的所述目標背景信號和所述環境背景回波，獲得所述弱散射目標的RCS測量結果。進一步，在步驟2中雷達接收到的定標體的回波信號SC(f)為：SC(f)＝C(f)+B(f)，其中C(f)表示定標體真實回波；在步驟3中，獲得用于對所述載體進行對消處理的目標背景信號BT(f)為：BT(f)＝TZT(f)+B(f)，其中TZT(f)表示所述載體本身回波；在步驟4中，獲得目標信號ST(f)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種弱散射目標的RCS測量方法，包括以下步驟：步驟1：環境背景測量：測量包含目標支架在內的微波暗室背景，獲得目標支架及其它雜散回波構成的環境背景回波B(f)；步驟2：定標體測量：在目標支架上放置定標體，雷達接收到的定標體的回波信號SC(f)；步驟3：目標背景測量：將弱散射目標的載體置于目標支架上，將弱散射目標用替代物遮住以確保該區域基本不產生散射，獲得用于對所述載體進行對消處理的目標背景信號BT(f)；步驟4：進行目標測量：保持所述載體姿態不變，去除所述替代物露出待測的所述弱散射目標，測量獲得目標信號ST(f)；步驟5：定標處理：采用背景矢量相減技術，對所述目標信號和所述定標體的回波信號分別應用各自對應的所述目標背景信號和所述環境背景回波，獲得所述弱散射目標的RCS測量結果。

【技術特征摘要】
1.一種弱散射目標的RCS測量方法，包括以下步驟：步驟1：環境背景測量：測量包含目標支架在內的微波暗室背景，獲得目標支架及其它雜散回波構成的環境背景回波B(f)；步驟2：定標體測量：在目標支架上放置定標體，雷達接收到的定標體的回波信號SC(f)；步驟3：目標背景測量：將弱散射目標的載體置于目標支架上，將弱散射目標用替代物遮住以確保該區域基本不產生散射，獲得用于對所述載體進行對消處理的目標背景信號BT(f)；步驟4：進行目標測量：保持所述載體姿態不變，去除所述替代物露出待測的所述弱散射目標，測量獲得目標信號ST(f)；步驟5：定標處理：采用背景矢量相減技術，對所述目標信號和所述定標體的回波信號分別應用各自對應的所述目標背景信號和所述環境背景回波，獲得所述弱散射目標的RCS測量結果。2.根據權利要求1所述的一種弱散射目標的RCS測量方法，在步驟2中雷達接收到的定標體的回波信號SC(f)為：SC(f)＝C(f)+B(f)，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙京城，田進軍，楊碩，洪韜，高旭，柴建忠，孫文波，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：北京;11