CN104569940A - 一种紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法 - Google Patents

一种紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法，在紧缩场暗室内建立三维直角坐标系；在三维直角坐标系中确定紧缩场馈源所在位置；根据紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置；以紧缩场馈源所在位置为圆心，分别以紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射再直达处于测试区的待测目标的最远和最近的距离为半径在紧缩场暗室中构建两个圆球面；两个圆球面及两个圆球面之间的空间即为同步散射点区域。通过本发明方法可快速找到紧缩场内与待测目标散射信号同时到达紧缩场馈源的存在干扰作用的散射信号的同步散射点最大区域。

Description

一种紧缩场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，涉及一种紧缩场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，紧缩场成为雷达目标特性测量最常用的一种方式。室内紧缩场雷达目标特性测量示意图如图1所示，紧缩场馈源发射球面电磁波，经紧缩场反射面反射后转换为平面波照射待测目标，入射电磁波经待测目标散射后，待测目标散射波经紧缩场反射面反射后由紧缩场馈源接收。
当前在紧缩场内测量雷达目标特性时，常用的一种数据处理方式是采用扫频测量模式，然后将扫频结果变换到时域，通过加时域窗，剔除其它时间散射到紧缩场馈源的散射信号。如图2所示，图中测试曲线有多个峰值，如峰值<1>、峰值<2>、峰值<3>、峰值<4>等，图2中峰值<3>即代表待测目标的散射信号，对散射信号峰值<3>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<4>等)剔除，这些较大的峰值信号均具有明确的物理含义，与紧缩场暗室的几何布局及紧缩场暗室内部摆放物品相关，这些峰值代表为紧缩场反射面反射信号、馈源直漏以及紧缩场暗室后墙等某些部位的较大散射信号。由于这些散射信号被紧缩场馈源照射以及接收的时间与待测目标散射信号被紧缩场馈源照射以及接收的时间不同，所以均可以通过时间门剔除，仅得到矩形框内的待测目标散射信号。但这种处理方式无法剔除在紧缩场内，紧缩场馈源发射波，经紧缩场内的散射点散射到紧缩场馈源的干扰散射信号与紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射，到达待测目标，再由原路径返回到紧缩场馈源的待测目标散射信号时间相同的散射信号，即如果干扰散射信号与待测目标散射信号时间同步，则通过现有的时域加门方式，无法剔除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法，以快速找到紧缩场内与待测目标散射信号同时到达紧缩场馈源的存在干扰作用的同步散射点区域。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法，该方法包括如下步骤：
在紧缩场暗室内建立三维直角坐标系；
在所述三维直角坐标系中确定紧缩场馈源所在位置T；
根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置；
以所述紧缩场馈源所在位置T为圆心，分别以所述紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射，到达处于测试区内待测目标的最近距离TA和最远距离TB为半径，在所述紧缩场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紧缩场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紧缩场暗室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紧缩场馈源所在位置T的步骤包括：
确定所述紧缩场馈源所在位置T在三维直角坐标系中的三维坐标，所述紧缩场馈源所在位置T的三维坐标为(XT,YT,ZT)；
所述根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置的步骤包括：
根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定所述紧缩场反射面上反射点M的三维坐标，所述反射点M的三维坐标为(XM,YM,ZM)，所述M点为所述紧缩场反射面中轴线交点，反射面中心高度位置。
以所述紧缩场馈源所在位置T为圆心，分别以所述紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射，到达处于测试区内待测目标的最近距离TA和最远距离TB为半径，在所述紧缩场暗室中构建两个圆球面的步骤包括：
确定所述紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射再直达处于测试区内待测目标的最近距离的位置点A的三维坐标和所述紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射再直达处于测试区内待测目标的最远距离的位置点B的三维坐标，所述位置点A的三维坐标为(XA,YA,ZA),所述位置点B的三维坐标为(XB,YB,ZB)；
计算所述紧缩场馈源所在位置T与所述紧缩场反射面上反射点M的距离TM；
计算所述紧缩场反射面上反射点M到所述测试区位置点A的距离MA；
计算所述紧缩场反射面上反射点M到所述测试区位置点B的距离MB；
优选地，以所述紧缩场馈源所在位置T为圆心，以(TM+MA)为半径，在所述紧缩场暗室中构建第一圆球面；
以所述紧缩场馈源所在位置T为圆心，以(TM+MB)为半径，在所述紧缩场暗室中构建第二圆球面。
优选地，所述第一和第二圆球面以及两个圆球面之间的空间与所述紧缩场暗室各面及暗室内部空间物体相交的区域即为待测目标位于测试区任意位置时紧缩场馈源接收干扰散射信号与接收待测目标散射信号传播时间相同的所述紧缩场雷达目标特性测量同步散射点分布区域。
优选地，所述紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域位于所述两圆球面及两圆球面之间的空间与所述紧缩场暗室的侧墙、紧缩场暗室的地面、紧缩场暗室的屋顶、紧缩场暗室的前后墙或在紧缩场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紧缩场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，紧缩场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：
现有紧缩场雷达目标特性测量信号处理方式无法剔除在紧缩场内，紧缩场馈源发射波，经紧缩场内的散射点散射到紧缩场馈源的干扰散射信号与紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射，到达待测目标，再由原路径返回到紧缩场馈源的待测目标散射信号时间相同的散射信号，如果紧缩场各墙及地面屋顶或紧缩场暗室内存在某些物体，这些散射部位的散射信号到达紧缩场馈源的时间与待测目标散射信号到达紧缩场馈源的时间相等，则这些不需要的干扰散射信号也将落入图2中的矩形框内，与待测目标散射信号同时到达，则通过简单加时域门的方式将难以剔除。本发明的紧缩场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紧缩场内干扰散射信号与待测目标散射信号同时到达紧缩场馈源的同步散射点存在的最大区域，通过对这些区域添加高性能的吸波材料或移去这些干扰散射源，可以大幅度的降低这些区域的散射信号强度，减小这些区域散射对待测目标散射信号测量精度的影响；如果紧缩场内部空间存在某些物体，如桌子、架子、仪器等，如果所放部位也在图3所示的交汇区中，则可以把这些散射部位挪动，移动到非交汇区，剔除这些干扰散射源；在实际应用中，该方法可对紧缩场雷达目标特性测量紧缩场暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化紧缩场测量紧缩场暗室性能的目的。
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示出紧缩场雷达目标特性测量布局示意图；
图2示出现有紧缩场雷达目标特性测量时域处理示意图；
图3示出紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域确定示意图；
图4示出紧缩场暗室中的三维直角坐标系；
图5示出紧缩场暗室的地面的同步散射点区域；
图6示出紧缩场暗室的屋顶的同步散射点区域；
图7示出紧缩场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，特别是公开一种紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法。
在紧缩场暗室内建立三维直角坐标系；三维直角坐标系以紧缩场暗室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；确定紧缩场馈源1所在位置T在三维直角坐标系中的三维坐标，紧缩场馈源1所在位置T的三维坐标为(XT,YT,ZT)；确定紧缩场馈源1发射波经紧缩场反射面2反射再直达处于测试区3内待测目标4的最近距离的位置点A的三维坐标和紧缩场馈源1发射波经紧缩场反射面2反射再直达处于测试区3内待测目标4的最远距离的位置点B的三维坐标，位置点A的三维坐标为(XA,YA,ZA),位置点B的三维坐标为(XB,YB,ZB)；根据紧缩场馈源1的位置和测试区3的位置确定紧缩场反射面2上反射点M的三维坐标，反射点M的三维坐标为(XM,YM,ZM)，M点为紧缩场反射面2中轴线交点，反射面中心高度位置，计算紧缩场馈源1所在位置T与紧缩场反射面2所在位置M的距离TM；计算紧缩场反射面2上反射点M到测试区3位置点A的距离MA，计算紧缩场反射面2上反射点M到测试区3位置点B的距离MB；以紧缩场馈源1所在位置T为圆心，以(TM+MA)为半径，在紧缩场暗室中构建第一圆球面；以紧缩场馈源1所在位置T为圆心，以(TM+MB)为半径，在紧缩场暗室中构建第二圆球面；第一和第二圆球面以及两个圆球面之间的空间与紧缩场暗室各面及暗室内部空间物体相交的区域即为待测目标4位于测试区3任意位置时紧缩场馈源1接收干扰散射信号与紧缩场馈源1发射波经紧缩场反射面2反射，到达待测目标4，再由原路径返回到紧缩场馈源1的待测目标散射信号时间相同的同步散射点分布区域。
本发明的原理是在紧缩场内通过本发明方法快速找到紧缩场内干扰散射信号与待测目标散射信号同时到达紧缩场馈源的同步散射点区域。如图3紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域确定示意图所示(图仅供示意作用，相应尺寸不构成比例)，待测目标4在测试区3测试位置A是紧缩场馈源1发射波经紧缩场反射面2反射，到达处于测试区3内待测目标4的最近距离的位置点，测试区3测试位置B是紧缩场馈源1发射波经紧缩场反射面2反射，到达处于测试区3内待测目标4的最远距离的位置点；紧缩场反射面2上反射点M为反射面中轴线交点，反射面中心高度位置。我们以紧缩场馈源1所在位置T作为圆球面圆心，分别以(TM+MA)、(TM+MB)作为半径，在紧缩场暗室中构建两个圆球面，则这两个圆球面以及圆球面之间空间与紧缩场暗室的各墙、屋顶、地面以及紧缩场暗室内部空间物体相交的所有交汇区域即为待测目标4位于测试区3任意位置时紧缩场馈源1接收的干扰散射信号与接收的待测目标4的散射信号传播时间相同的最大散射点分布区域，如图3中满足距离条件的同步散射点区域Q1和Q2所示，即紧缩场馈源1发射波到散射点区域Q1或Q2再被紧缩场馈源1接收到干扰散射信号的时间和紧缩场馈源1接收到紧缩场馈源1发射波经紧缩场反射面2到待测目标4，再由原路径返回被紧缩场馈源1接收到待测目标4的散射信号的时间相同。
根据任何一个紧缩场暗室的不同布局，内部物品摆放位置，紧缩场暗室长、宽、高不同尺寸等条件，都可以根据上述步骤找到与待测目标4同步的干扰散射点最大区域，这些散射点区域可以位于暗室侧墙，也可以位于暗室地面或屋顶或前后墙，也可以是紧缩场暗室内部空间存在的一些物体等。
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区域源，可以大幅度的降低这些区域的散射信号强度，减小这些区域散射对待测目标4散射信号测量精度的影响，该方法可对紧缩场雷达目标特性测量紧缩场暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化紧缩场测量紧缩场暗室性能的目的。
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：
本发明方法可以快速找到紧缩场内与待测目标散射信号同时到达紧缩场馈源的存在干扰作用的散射信号的同步散射点区域，通过对这些区域添加高性能的吸波材料或移去散射源，可以大幅度的降低这些区域的散射信号强度，减小这些区域散射对待测目标散射信号测量精度的影响，这是现有技术无法实现的。
本发明在实际应用中，可对紧缩场雷达目标特性测量紧缩场暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化紧缩场测量紧缩场暗室性能的目的。
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30m×10m×10m的紧缩场暗室内建立三维直角坐标系，如图4所示，以紧缩场暗室任意一墙脚定位坐标系原点，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，首先确定紧缩场馈源1所在位置T的三维坐标(XT，YT，ZT)为(23，5，1)；
2、确定测试区3接收经反射的紧缩场馈源1发射波的最近点所在位置A和最远点所在位置B的三维坐标，最近点所在位置A的三维坐标(XA，YA，ZA)为(17，5，5),最远点所在位置B的三维坐标(XB，YB，ZB)为(15，5，5)，M点为反射面中轴线交点，反射面中心高度位置，M点三维坐标为(27.5，5，5)，经计算TM、MA、MB距离分别为6.02m、10.5m、12.5m；
3、以紧缩场馈源1所在位置T作为圆心，分别以(TM+MA)、(TM+MB)作为半径，在紧缩场暗室中构建第一和第二圆球面，则这两个圆球面以及圆球面之间空间与紧缩场暗室的各墙、屋顶、地面以及紧缩场暗室内部空间物体相交的所有交汇区域即为待测目标4位于测试区3任意位置时紧缩场馈源1接收干扰散射信号与接收待测目标4散射信号时间相同的最大散射点分布区域；
4、编制程序进行计算，分别得到紧缩场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，紧缩场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，紧缩场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，横纵坐标分别对应反射点区域在各墙的几何位置，经计算，本尺寸布局的紧缩场暗室前墙(离测试区3近的墙面)及紧缩场暗室后墙均不存在同步散射点区域。
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)

1.一种紧缩场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：
在紧缩场暗室内建立三维直角坐标系；
在所述三维直角坐标系中确定紧缩场馈源所在位置T；
根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置；
以所述紧缩场馈源所在位置T为圆心，分别以所述紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射，到达处于测试区内待测目标的最近距离TA和最远距离TB为半径，在所述紧缩场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紧缩场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紧缩场暗室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紧缩场馈源所在位置T的步骤包括：
确定所述紧缩场馈源所在位置T在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，所述根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置的步骤包括：
根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定所述紧缩场反射面上反射点M的三维坐标，所述M点为所述紧缩场反射面中轴线交点，反射面中心高度位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述紧缩场馈源所在位置T为圆心，分别以所述紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面反射，到达处于测试区内待测目标的最近距离TA和最远距离TB为半径，在所述紧缩场暗室中构建两个圆球面的步骤包括：
确定所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面反射，到达处于测试区内待测目标的最近距离的位置点A的三维坐标，和所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面反射，到达处于测试区内待测目标的最远距离的位置点B的三维坐标；
计算所述紧缩场馈源所在位置T与所述紧缩场反射面上反射点M的距离TM；
计算所述紧缩场反射面上反射点M到所述测试区位置点A的距离MA；计算所述紧缩场反射面上反射点M到所述测试区位置点B的距离MB；
以所述紧缩场馈源所在位置T为圆心，以(TM+MA)为半径，在所述紧缩场暗室中构建第一圆球面；以所述紧缩场馈源所在位置T为圆心，以(TM+MB)为半径，在所述紧缩场暗室中构建第二圆球面。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一和第二圆球面以及两个圆球面之间的空间与所述紧缩场暗室各面及暗室内部空间物体相交的区域，即为待测目标位于测试区任意位置时，所述紧缩场馈源接收干扰散射信号与接收待测目标散射信号时间相同的所述紧缩场雷达目标特性测量同步散射点分布区域。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述紧缩场雷达目标特性测量同步散射点区域位于所述两圆球面与两圆球面之间的空间与所述紧缩场暗室的侧墙、紧缩场暗室的地面、紧缩场暗室的屋顶、紧缩场暗室的前后墙或在紧缩场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紧缩场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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