CN104569960A - 一种双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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马永光
钱冰华
杨金涛
黄建领
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Abstract

本发明公开一种双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；在三维直角坐标系中确定发射天线和接收天线所在位置；以发射天线和接收天线所在位置作为焦点，分别以测试区中任意一点离发射天线和接收天线的距离之和的最大及最小值作为椭圆的长轴长度，在暗室中构建两个椭球面；两个椭球面及两椭球面之间的空间即为同步散射点区域。该方法可快速找到暗室内发射天线到同步散射点部位的距离与该部位到接收天线的距离之和与发射天线到待测目标的距离与待测目标到接收天线的距离之和相等的同步散射点最大区域。

Description

一种双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，涉及一种双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，越来越多的科技人员关心雷达目标的双站散射特性。室内双站雷达目标特性测量示意图如图1所示，双站测量即发射天线与接收天线不在同一个位置，相对待测目标具有一定的双站角，待测目标位于测试区中，通常测试区为一个横躺的圆柱形，发射天线照射电磁波到待测目标，待测目标散射电磁波被另一个方向的接收天线接收。
当前在微波暗室内测量雷达目标双站特性时，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。如示意图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2)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)剔除，这些较大的峰值信号具有明确的物理含义，如代表天线直漏信号等，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，发射天线到这些反射部位的距离与反射部位到接收天线的距离和与发射天线到待测目标的距离与待测目标到接收天线的距离和相等，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接收天线，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双站雷达目标特性测量同步散射点区域确定方法，以快速找到暗室内发射天线到同步散射点部位的距离与该部位到接收天线的距离之和与发射天线到待测目标的距离与待测目标到接收天线的距离之和相等的同步散射点最大区域。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种双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天线所在位置T和接收天线所在位置R；
以所述发射天线和所述接收天线所在位置作为焦点，分别以测试区中任意一点离所述发射天线和所述接收天线的距离之和的最小值TA及最大值TB作为椭圆的长轴长度，在暗室中构建两个椭球面；
所述两个椭球面及两椭球面之间的空间即为所述双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发射天线所在位置T和接收天线所在位置R的步骤包括：
确定所述发射天线所在位置T和所述接收天线所在位置R在所述三维直角坐标系中的三维坐标，所述发射天线所在位置T的三维坐标为(XT，YT，ZT)，所述接收天线所在位置R的三维坐标为(XR，YR，ZR)；
以所述发射天线和所述接收天线所在位置作为焦点，分别以测试区中任意一点离所述发射天线和所述接收天线的距离之和的最小值TA及最大值TB作为椭圆的长轴长度，在暗室中构建两个椭球面的步骤包括：
确定测试区距离所述发射天线和所述接收天线距离之和最近点所在位置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)；
计算所述发射天线所在位置T与所述位置A的距离TA和所述位置A与所述接收天线所在位置R的距离AR；
计算所述发射天线所在位置T与所述位置B的距离TB和所述位置B与所述接收天线所在位置R的距离BR；
以所述发射天线所在位置T和所述接收天线所在位置R为焦点，以TA+AR长轴长度，在所述暗室中构建第一椭球面；
以所述发射天线所在位置T和所述接收天线所在位置R为焦点，以TB+BR长轴长度，在所述暗室中构建第二椭球面。
优选地，所述第一和第二椭球面及两个球面之间的空间与所述暗室内各面及暗室内部空间物体相交的区域即为所述待测目标位于测试区任意位置时所述接收天线接收干扰散射信号与接收所述待测目标散射信号时间相同的所述双站雷达目标特性测量同步散射点分布区域。
优选地，所述双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所述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所述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，所述双站雷达目标特性测量同步散射点区域所述两椭球面及两椭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。
优选地，在所述双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，双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：
现有双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散射信号，如果暗室各墙或暗室内存在某些物体，发射天线到这些部位的距离与这些部位到接收天线的距离和与发射天线到待测目标的距离与待测目标到接收天线的距离和相等，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，则通过简单加时域门的方式将难以剔除。本发明的双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发射天线到同步散射点部位的距离与该部位到接收天线的距离之和与发射天线到待测目标的距离与待测目标到接收天线的距离之和相等的同步散射点区域，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，可剔除这些散射源；在实际应用中，该方法可对双站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示出室内双站远场雷达目标特性测量示意图；
图2示出现有室内双站远场雷达目标特性测量时域处理示意图；
图3示出室内双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。
一种双站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：
在暗室中建立三维直角坐标系；三维直角坐标系以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；
确定发射天线1所在位置T和接收天线2所在位置R在三维直角坐标系中的三维坐标，发射天线1所在位置T的三维坐标为(XT，YT，ZT)，接收天线2所在位置R的三维坐标为(XR，YR，ZR)；确定测试区3距离发射天线1和接收天线2距离之和最近点所在位置A和最远点所在位置B的三维坐标；最近点所在位置A的三维坐标为(XA，YA，ZA)，最远点所在位置B的三维坐标为(XB，YB，ZB)；计算发射天线1所在位置T和接收天线2所在位置R与测试区3距离发射天线1和接收天线2距离之和最近点所在位置A的距离TA和AR；计算发射天线1所在位置T和接收天线2所在位置R与测试区3距离发射天线1和接收天线2距离之和最远点所在位置B的距离TB和BR；以发射天线1所在位置T和接收天线2所在位置R为焦点，以TA+AR长轴长度，在暗室中构建第一椭球面；以TB+BR长轴长度，在暗室中构建第二椭球面；第一和第二椭球面及两个椭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即为所述待测目标4位于测试区3任意位置时接收天线2接收干扰散射信号与接收所述待测目标4散射信号时间相同的最大同步散射点分布区域。
本发明的原理是在暗室内找到与处于测试区3任意位置的待测目标4到发射天线1和接收天线2距离和相同的散射点区域。如图3室内双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4可以位于测试区3中的任意位置，由图3可知，测试区3测试位置A是离发射天线1和接收天线2距离之和最近的位置，测试区3测试位置B是离发射天线1和接收天线2距离之和最远的位置。我们以发射天线1所在位置T和接收天线2所在位置R为焦点，分别以(TA+AR)和(TB+BR)作为两个椭圆的长轴长度M1M2与M3M4，在暗室中构建两个椭球面，则这两个椭球面以及椭球面之间空间与暗室的各墙、屋顶、地面以及暗室内部空间物体相交的所有交汇点将为待测目标4位于测试区3任意位置时与待测目标4到发射天线1和接收天线2距离之和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、Q2和Q3，即发射信号到散射点区域Q1、Q2或Q3再被接收天线2接收到干扰散射信号的时间和与发射信号到测试区3中待测目标4再被接收天线2接收到待测目标4的散射信号的时间相同的区域。
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同步的散射点区域，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，该方法可对双站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为现有时域加门处理技术，本发明与其存在以下不同：
本发明可以找到与待测目标双站散射信号到发射、接收天线距离之和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测量的影响，这是现有技术无法实现的。
本发明可对双站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的暗室中建立三维直角坐标系，如图4所示，以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，确定发射天线1所在位置的三维坐标(XT，YT，ZT)为(1.5，5，5)、接收天线2所在位置的三维坐标(XR，YR，ZR)为(4，1，5)；
2、确定测试区3离发射天线1和接收天线2距离之和最近的位置A和离发射天线1和接收天线2距离之和最远的位置B的三维坐标(XA，YA，ZA)、(XB，YB，ZB)，A的三维坐标(XA，YA，ZA)为(15，4，4)、B的三维坐标(XB，YB，ZB)为(17，6，6)，计算TA、AR、TB、BR的距离分别为13.57m、11.45m、15.56m、13.96m；
3、以发射天线1所在位置T、接收天线2所在位置R为焦点，以(TB+BR)为长轴长度M3M4(14.76m)和以(TA+AR)为长轴长度M1M2(12.51m)，在暗室中构建第二和第一椭球面，则这两个椭球面以及椭球面之间空间与暗室的各墙、屋顶、地面以及暗室内部空间物体相交的所有交汇区域即为待测目标4位于测试区3任意位置时接收天线接收的干扰散射信号与接收的待测目标4主散射信号传播时间相同的最大同步散射点分布区域；
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中的黑色椭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中的黑色椭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中的黑色椭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(发射天线1后面的墙面)及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)

1.一种双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天线所在位置T和接收天线所在位置R；
以所述发射天线和所述接收天线所在位置作为焦点，分别以测试区中任意一点离所述发射天线和所述接收天线的距离之和的最小值TA及最大值TB作为椭圆的长轴长度，在暗室中构建两个椭球面；
所述两个椭球面及两椭球面之间的空间即为所述双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发射天线所在位置T和接收天线所在位置R的步骤包括：
确定所述发射天线所在位置T和所述接收天线所在位置R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，以所述发射天线和所述接收天线所在位置作为焦点，分别以测试区中任意一点离所述发射天线和所述接收天线的距离之和的最小值TA及最大值TB作为椭圆的长轴长度，在暗室中构建两个椭球面的步骤包括：
确定测试区距离所述发射天线和所述接收天线距离之和最近点所在位置A和最远点所在位置B的三维坐标；
计算所述发射天线所在位置T与所述位置A的距离TA和所述位置A与所述接收天线所在位置R的距离AR；
计算所述发射天线所在位置T与所述位置B的距离TB和所述位置B与所述接收天线所在位置R的距离BR；
以所述发射天线所在位置T和所述接收天线所在位置R为焦点，以TA+AR长轴长度，在所述暗室中构建第一椭球面；
以所述发射天线所在位置T和所述接收天线所在位置R为焦点，以TB+BR长轴长度，在所述暗室中构建第二椭球面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一和第二椭球面及两个椭球面之间的空间与所述暗室内各面及暗室内部空间物体相交的区域即为所述待测目标位于测试区任意位置时所述接收天线接收干扰散射信号与接收所述待测目标散射信号时间相同的所述双站雷达目标特性测量同步散射点分布区域。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述双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所述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所述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：所述双站雷达目标特性测量同步散射点区域位于所述两椭球面及两椭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双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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