CN104569931A - 一种单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法，在暗室中建立三维直角坐标系；在三维直角坐标系中确定发射接收天线所在位置；以发射接收天线所在位置为圆心，分别以待测目标所在测试区离发射接收天线最近和最远的距离为半径，在暗室中构建两个圆球面；所述两个圆球面及两个圆球面之间的空间即为所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域。该方法可快速找到暗室内与测试区任意位置待测目标信号同时到达发射接收天线的同步散射点区域，通过对这些区域统一添加高性能的吸波材料或想办法移走这些散射原，可以大幅度的降低这些部位的散射信号强度，减小这些部位散射对待测目标散射信号测量精度的影响。

Description

一种单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法
技术领域
本发明涉及散射点区域确定方法。更具体地，涉及一种单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法。
背景技术
随着隐身反隐身技术的发展，对雷达目标特性的测量精度要求越来越高。为了满足经典的雷达目标特性测量远场条件，通常在微波暗室内进行测量。室内单站远场雷达目标特性测量示意图如图1所示，单站测量即发射天线与接收天线位于同一个位置或为同一个天线，待测目标位于测试区中，通常测试区为一个横躺的圆柱形，待测目标与发射接收天线之间距离满足远场条件，发射天线照射电磁波到待测目标，待测目标散射电磁波被接收天线接收。
当前在微波暗室内测量雷达目标单站远场特性时，多采用扫频测量模式，然后将扫频结果变换到时域，通过加时域窗，剔除其它时间返回到接收天线的散射信号。如图2所示，图2中图a表示当测试区中不存在待测目标时的时域信号，图b表示测试区中存在待测目标时的时域信号，观察图b矩形框中的峰值信号(见峰值4)即代表待测目标散射信号，对图b测试信号加合适的时域窗函数，就可以把不需要的其它散射信号(如峰值1、峰值2、峰值3、峰值5等)剔除，这些较大的峰值1、2、3、5信号均具有明确的物理含义，如代表电缆反射信号、天线直漏信号、暗室内支架散射信号、暗室后墙散射信号等，由于这些信号与待测目标散射信号到达接收天线的时间不同，所以均可以通过时间门剔除，仅得到矩形框内的待测目标信号。但这种处理方式无法剔除暗室内与待测目标散射信号同时到达接收天线的散射信号，如果暗室各墙或暗室内存在某些物体，这些散射部位与发射接收天线的距离与待测目标与发射接收天线之间的距离相等，则这些不需要的散射信号也将落入图b中的矩形框内，与待测目标信号同时到达，则通过上述加时域门的方式将难以剔除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法，以快速找到暗室内与测试区任意位置待测目标信号同时到达发射接收天线的同步散射点区域。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法，该方法的步骤包括：
在暗室中建立三维直角坐标系；
在所述三维直角坐标系中确定发射接收天线所在位置T；以所述发射接收天线所在位置T为圆心，分别以待测目标所在测试区的离所述发射接收天线的最近距离TA和最远距离TB为半径，在所述暗室中构建两个圆球面；
所述两个圆球面及两个圆球面之间的空间即为所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域。
优选地，所述三维直角坐标系以所述发射接收天线后方的暗室前墙的任意一墙角为坐标系原点O，以长度方向为X轴，以宽度方向为Y轴，以高度方向为Z轴。
所述在所述三维直角坐标系中确定发射接收天线所在位置T的步骤包括：
确定所述发射接收天线所在位置T在所述三维直角坐标系中的三维坐标，所述发射接收天线所在位置T的三维坐标为(XT，YT，ZT)
所述以所述发射接收天线所在位置T为圆心，分别以待测目标所在测试区离所述发射接收天线的最近距离TA和最远距离TB为半径，在所述暗室中构建两个圆球面的步骤包括：
确定所述待测目标所在测试区距离发射接收天线最近点所在位置A和最远点所在位置B的三维坐标；所述最近点所在位置A的三维坐标为(XA，YA，ZA)，所述最远点所在位置B的三维坐标为(XB，YB，ZB)；
计算所述发射接收天线所在位置T与所述待测目标所在测试区距离发射接收天线最近点所在位置A的距离TA；
计算所述发射接收天线所在位置T与所述待测目标所在测试区距离发射接收天线最远点所在位置B的距离TB；
以所述发射接收天线所在位置T为圆心，以所述发射接收天线与所述待测目标所在测试区距离发射接收天线最近点距离TA为第一半径，在所述暗室中构建第一圆球面；以所述发射接收天线所在位置T为圆心，以所述发射接收天线与所述待测目标所在测试区距离发射接收天线最远点距离TB为第二半径，在所述暗室中构建第二圆球面。
优选地，所述第一和第二圆球面及两个圆球面之间的空间与暗室内各面及暗室内部空间物体相交的区域为所述待测目标位于测试区任意位置时与所述待测目标到发射接收天线距离相同的所有单站雷达目标特性测量同步散射点区域。
优选地，所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域为发射信号到该区域再被接收天线接收到干扰散射信号的时间与发射信号到所述测试区待测目标再被接收天线接收到所述待测目标散射信号的时间相同的区域。
优选地，所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域位于两个圆球面及两个圆球面之间的空间与所述暗室的侧墙、暗室的地面、暗室屋顶、暗室的前后墙或在暗室内部空间存在的物体相交的区域。
优选地，该方法的步骤进一步包括在所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域内放置吸波材料或移走位于同步散射点区域内的物体。
在本发明中，单站雷达目标特性测量同步散射点区域简称为同步散射点区域。
本发明的有益效果如下：
现有单站雷达目标特性测量信号处理方式无法剔除暗室内与待测目标散射信号同时到达接收天线的那些散射信号，如果暗室各壁或暗室内存在某些物体，这些散射部位与发射接收天线的距离与待测目标与发射接收天线之间的距离相等，与待测目标信号同时到达，则通过简单加时域门的方式将难以剔除。本发明的单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法可有效地解决以上不足，通过本发明方法可快速找到暗室内与测试区任意位置的待测目标散射信号同时到达发射接收天线的同步散射点最大区域，通过对这些区域添加高性能的吸波材料，可以大幅度的降低这些部位的散射信号强度，减小这些部位散射对待测目标散射信号测量精度的影响；如果暗室内部空间存在某些物体，则可以把这些散射部位挪动，移动到非交汇区，剔除这些散射源；此方法还可对雷达目标特性测量暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化测量暗室性能的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出室内单站远场雷达目标特性测量示意图；
图2a示出当测试区中不存在待测目标时的现有室内单站远场雷达目标特性测量时域处理示意图；
图2b示出当测试区中存在待测目标时的现有室内单站远场雷达目标特性测量时域处理示意图；
图3示出室内单站远场雷达目标特性测量同步散射点区域确定示意图；
图4示出暗室中的三维直角坐标系；
图5示出暗室的地面的同步散射点区域；
图6示出暗室的屋顶的同步散射点区域；
图7示出暗室的两侧墙的同步散射点区域。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明公开一种散射点区域确定方法，特别是公开一种单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法,包括：
在暗室中建立三维直角坐标系；三维直角坐标系以发射接收天线后方的暗室前墙的任意一墙角为坐标系原点O，以长度方向为X轴，以宽度方向为Y轴，以高度方向为Z轴；确定发射接收天线1所在位置T在三维直角坐标系中的三维坐标；发射接收天线1所在位置T的三维坐标为(XT，YT，ZT)；确定待测目标3所在测试区2距离发射接收天线1最近点所在位置A和最远点所在位置B的三维坐标；待测目标3所在测试区2距离发射接收天线1最近点所在位置A的三维坐标为(XA，YA，ZA)，待测目标3所在测试区2距离发射接收天线1最远点所在位置B的三维坐标为(XB，YB，ZB)；以发射接收天线1所在位置T为圆心，计算发射接收天线1所在位置与待测目标3所在测试区2距离发射接收天线1最近点所在位置A的距离TA，并以该距离为第一半径，在暗室中构建第一圆球面；以所述发射接收天线1所在位置T为圆心，计算发射接收天线1所在位置T与待测目标3所在测试区2距离发射接收天线1最远点所在位置B的距离TB，并以该距离为第二半径，在暗室中构建第二圆球面；第一和第二圆球面及两个球面之间的空间与暗室内各面及暗室内部空间物体相交的区域为待测目标3位于测试区2任意位置时与待测目标3到发射接收天线1距离相同的所有同步散射点区域；同步散射点区域为发射信号到该区域再被接收天线接收干扰散射信号的时间与发射信号到测试区2相应位置的待测目标再被接收天线接收的主信号的时间相同的区域。
本发明方法的原理是在暗室内找到与测试区2任意位置的待测目标3到发射接收天线1距离相同的散射点最大区域。如图3室内单站远场雷达目标特性测量同步散射点区域确定示意图所示，待测目标3可以位于测试区2中的任意位置，由图3可知，测试区2测试位置A是离发射接收天线1最近的位置，测试区2位置B是离发射接收天线1最远的位置。我们以发射接收天线1所在位置T为圆心，分别以TA、TB长度为半径长，在暗室中构建两个圆球面，则这两个圆球面以及两个圆球面之间的空间与暗室各墙、屋顶、地面以及暗室内部空间物体相交的所有交汇区域为待测目标3位于测试区2任意位置时与待测目标3到发射接收天线1距离相同的所有同步散射点区域，如图3中满足距离条件的同步散射点区域Q1和Q2，即发射信号到散射点区域Q1或Q2再被接收天线接收到干扰散射信号的时间与发射信号到测试区2中待测目标3再被接收天线接收到待测目标3信号的时间相同。
根据任何一个暗室的不同布局，内部物品摆放区域，暗室长、宽、高不同等情况，都可以根据上述步骤找到与待测目标同步的散射点区域，这些散射点区域可以位于暗室的侧墙，也可以位于暗室的地面或屋顶或前后墙，也可以是暗室内部空间存在的一些物体；
找到这些同步散射点区域，可以在这些同步散射点区域添加高性能的吸波材料或移走这些散射部位，可以大幅度的降低这些部位的散射信号强度，减小这些部位的散射对待测目标散射信号测量精度的影响，此方法可对雷达目标特性测量暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化测量暗室性能的目的。
图1、图2为现有技术中时域加门处理，可以看到本发明与现有的时域加门处理存在以下不同：
本发明可以找到与待测目标3散射信号到发射接收天线1距离相同的散射点信号最大区域所在，通过添加吸波材料或移走散射源的方式，大大降低这些同步散射点信号对待测目标3测量的影响，这是现有技术无法实现的。
本发明还可对雷达目标特性测量暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化测量暗室性能的目的。
下面通过一组实施例对本发明所述技术方案作进一步说明：
1、在一个长×宽×高为20m×10m×10m的单站雷达目标特性测量暗室建立三维直角坐标系，如图4所示，以发射天线后方的暗室前墙的任意一个墙脚定位为坐标系原点，如图4所示O点，以长度方向为X轴，以宽度方向为Y轴，以高度方向为Z轴，首先确定发射接收天线1的三维坐标(XT，YT，ZT)为(3，5，5)；
2、确定待测目标所在测试区2距离发射接收天线1最近的位置A的三维坐标(XA，YA，ZA)为(14，5，5)，确定待测目标3所在测试区2离发射接收天线1最远的位置B的三维坐标(XB，YB，ZB)为(16，5，6)，分别计算TA、TB距离分别为11m、13.04m；
3、以发射接收天线1所在位置T(3，5，5)为圆心，分别以TA、TB长度11m、13.04m为半径长，在暗室中构建半径不同的第一和第二圆球面，则这两个圆球面以及两个圆球面之间的空间与暗室各墙、屋顶、地面以及暗室内部空间物体相交的区域为待测目标3位于测试区2任意位置时与待测目标到发射接收天线1距离相同的所有单站雷达目标特性测量同步散射点区域；
4、编制程序进行计算，分别得到暗室的地面的同步散射点区域如图5中的黑色圆曲线之间的区域所示，暗室的屋顶的同步散射点区域如图6中的黑色圆曲线之间的区域所示，暗室的两侧墙的同步散射点区域如图7中的黑色圆曲线之间的区域所示，横纵坐标分别对应散射点区域在各墙的几何位置，经计算，本尺寸布局的暗室前墙(离测试区2近的墙面)及暗室后墙均不存在同步散射点区域，因选取的天线及待测目标区域对应于暗室，在暗室的宽度与高度方向均对称，所以图5、6、7中三个区域布局一致。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种单站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
在暗室中建立三维直角坐标系；
在所述三维直角坐标系中确定发射接收天线所在位置T；
以所述发射接收天线所在位置T为圆心，分别以待测目标所在测试区离所述发射接收天线的最近距离TA和最远距离TB为半径，在所述暗室中构建两个圆球面；
所述两个圆球面及两个圆球面之间的空间即为所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维直角坐标系以所述发射接收天线后方的所述暗室前墙的任意一墙角为坐标系原点O，以长度方向为X轴，以宽度方向为Y轴，以高度方向为Z轴。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述三维直角坐标系中确定发射接收天线所在位置T的步骤包括：
确定所述发射接收天线所在位置T在所述三维直角坐标系中的三维坐标。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述发射接收天线所在位置T为圆心，分别以待测目标所在测试区离所述发射接收天线的最近距离TA和最远距离TB为半径，在所述暗室中构建两个圆球面的步骤包括：
确定所述待测目标所在测试区距离所述发射接收天线最近点所在位置A和最远点所在位置B在所述三维直角坐标系中的三维坐标；
计算TA和TB的距离；
以所述发射接收天线所在位置T为圆心，以所述发射接收天线与所述待测目标所在测试区距离所述发射接收天线最近点距离TA为第一半径，在所述暗室中构建第一圆球面；
以所述发射接收天线所在位置T为圆心，以所述发射接收天线与所述待测目标所在测试区距离所述发射接收天线最远点距离TB为第二半径，在所述暗室中构建第二圆球面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述第一和第二圆球面及两个圆球面之间的空间与暗室内各面及暗室内部空间物体相交的区域为所述待测目标位于所述测试区任意位置时与所述待测目标到发射接收天线距离相同的所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域为发射信号到该区域再被接收天线接收到干扰散射信号的时间与发射信号到所述测试区待测目标再被接收天线接收到所述待测目标散射信号的时间相同的区域。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域位于所述两个圆球面以及两个圆球面之间的空间与所述暗室的侧墙、暗室的地面、暗室的屋顶、暗室的前后墙或在暗室内部空间存在的物体相交的区域。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法的步骤进一步包括在所述单站雷达目标特性测量同步散射点区域内放置吸波材料或移除位于同步散射点区域内的物体。
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