CN104569942A - 一种单站雷达目标特性测量同步散射点位置识别方法 - Google Patents

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王淞宇
刘阳
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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位置识别方法，包括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，以待测目标所在位置与发射接收天线所在位置的距离为半径，在暗室中构建一个圆球面；所述同步散射点位于所述圆球面与三维暗室各面及暗室内物体的交汇处。该方法可快速找到暗室内与待测目标的散射信号同时到达发射接收天线的同步散射点位置，通过对这些位置添加高性能的吸波材料或想办法移走这些散射源，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位置识别方法
技术领域
本发明涉及散射点位置识别方法。更具体地，涉及一种单站雷达目标特性测量同步散射点位置识别方法。
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位置识别方法；以快速找到暗室内与待测目标的散射信号同时到达发射接收天线的同步散射点位置。
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位置识别方法，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，以测试区内待测目标所在位置A与所述发射接收天线所在位置T的距离为半径，在所述暗室中构建一个圆球面；
所述圆球面与所述暗室各面及暗室内物体的交汇处即为所述单站雷达目标特性测量同步散射点位置。
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包括：
确定所述发射接收天线所在位置T在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，以待测目标所在位置A与所述发射接收天线所在位置T的距离为半径，在所述暗室中构建一个圆球面包括：
确定所述待测目标所在位置A的三维坐标，所述待测目标所在位置A的三维坐标为(XA，YA，ZA)；
计算所述发射接收天线所在位置T与待测目标所在位置A的距离TA；
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所在位置T与所述待测目标所在位置A的距离TA为半径，在所述暗室中构建一个圆球面。
优选地，计算所述圆球面与所述暗室内各面及暗室内部空间物体相交的所有交汇点的坐标，依据坐标确定所述单站雷达目标特性测量同步散射点位置。
优选地，所述单站雷达目标特性测量同步散射点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散射点。
优选地，所述单站雷达目标特性测量同步散射点源自所述圆球面与所述暗室的侧墙、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的交汇处。
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位置放置吸波材料或移除产生散射的物体。
在本发明中，单站雷达目标特性测量同步散射点位置简称为同步散射点位置。
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发射接收天线的散射信号，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，则其散射的信号将与待测目标的散射信号同时到达发射接收天线，通过简单加时域门的方式将难以剔除。本发明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待测目标的散射信号同时到达发射接收天线的同步散射点位置，通过对这些位置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，剔除这些散射源；在实际测试结果分析时，也可以通过上述办法，根据待测目标的具体位置，具体识别暗室内相应的同步散射点位置，起到提高分析测量结果测量精度的目的。
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位置识别示意图；
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位置；
图6示出暗室的屋顶的同步散射点位置；
图7示出暗室的两侧墙的同步散射点位置。
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。
本发明公开一种同步散射点位置识别方法，特别是公开一种单站雷达目标特性测量同步散射点位置识别方法，该方法的步骤包括：
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1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所在位置A的三维坐标；待测目标3所在位置A的三维坐标为(XA，YA，ZA)；计算发射接收天线1所在位置T与待测目标3所在位置A的距离TA；以发射接收天线1所在位置T为圆心，以发射接收天线1所在位置T与测试区2内待测目标3所在位置A的距离TA为半径，在暗室中构建一个圆球面；计算圆球面与暗室内各面及暗室内部空间物体相交的所有交汇点的坐标，依据坐标确定同步散射点位置；所述同步散射点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测试区2待测目标再被接收天线接收到待测目标散射信号的时间相同的散射点。
本发明方法的原理是在暗室内找到与测试区2内待测目标3到发射接收天线1距离相同的散射点位置。如图3室内单站远场雷达目标特性测量同步散射点位置识别示意图所示，待测目标3在测试区2中A位置，发射信号路径为TA，散射信号路径为AT，则接收天线接收的待测目标3散射信号距离为2TA。以发射接收天线1所在位置T为圆心，以TA长度为半径长，在暗室中构建一个圆球面，则这个圆球面与暗室的各墙、屋顶、地面以及暗室内部空间物体相交的所有交汇点均为与A位置待测目标到发射接收天线1距离相同的同步散射点位置，如图3中满足距离条件的同步散射点S1和S2，即发射信号到散射点S1或S2再被接收天线接收干扰散射信号的时间与发射信号到待测目标A再被接收天线接收待测目标3散射信号的时间相同。
根据任何一个暗室的不同布局，内部物品摆放位置，暗室长、宽、高的情况，待测目标3位置等条件，都可以根据上述步骤找到与待测目标同步的散射点位置，这些散射点位置可以位于暗室侧墙，也可以位于暗室地面或屋顶或前后墙，也可以是暗室内部空间存在的一些物体等；
找到这些同步散射点位置，可以在这些同步散射点位置添加高性能的吸波材料或移走这些散射部位，从而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，从而起到提高测量精度的目的。
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散射信号到发射接收天线距离相同的散射点位置所在，通过添加吸波材料或想办法移走这些散射源的方式，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。
本发明可对单站雷达目标特性测量精度影响因素分析起到较好的辅助作用，有助于进一步提高待测目标3的测量精度。
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3所在位置A的三维坐标(XA，YA，ZA)为(15，5，5)，计算T、A两点距离TA为12m；
3、以发射接收天线所在位置T(3，5，5)为圆心，以TA长度12m为半径，在暗室中构建一个圆球面，计算圆球面与暗室的各墙、屋顶、地面以及暗室内部空间物体相交的所有交汇点坐标，依据坐标确定单站雷达目标特性测量同步散射点位置；
4、编制程序进行计算，分别得到暗室的地面的同步散射点位置如图5中的黑色曲线所示，暗室的屋顶的同步散射点位置如图6中的黑色曲线所示，暗室的两侧墙的同步散射点位置如图7中的黑色曲线所示，横纵坐标分别对应散射点在各墙的几何位置，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，因选取的天线及待测目标3位置对应于暗室在宽度与高度方向均对称，所以图5、6、7中三条曲线布局一致。.
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位置识别方法，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，以测试区内待测目标所在位置A与所述发射接收天线所在位置T的距离为半径，在所述暗室中构建一个圆球面；
所述圆球面与所述暗室各面及暗室内物体的交汇处即为所述单站雷达目标特性测量同步散射点位置。
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，以待测目标所在位置A与所述发射接收天线所在位置T的距离为半径，在所述暗室中构建一个圆球面的步骤包括：
确定所述待测目标所在位置A在所述三维直角坐标系中的三维坐标；
计算所述发射接收天线所在位置T与所述待测目标所在位置A的距离TA；
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所在位置T与所述待测目标所在位置A的距离TA为半径，在所述暗室中构建一个圆球面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，计算所述圆球面与所述暗室内各面及暗室内部空间物体相交的所有交汇点的坐标，依据坐标确定所述单站雷达目标特性测量同步散射点位置。
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为发射信号到该散射点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散射点。
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源自所述圆球面与所述暗室的侧墙、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的交汇处。
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位置放置吸波材料或移除产生散射的物体。
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