CN105044695A - 一种利用点目标进行机载rcs测量定标的方法 - Google Patents

一种利用点目标进行机载rcs测量定标的方法 Download PDF

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徐志明
卢永革
姚京萍
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Abstract

本发明涉及一种利用点目标进行机载RCS测量定标的方法，包括：按照第一航线对多个定标体进行机载RCS测量，获取定标体的回波数据；按照第二航线对待测目标体进行机载RCS测量，获取待测目标体的回波数据；根据定标体的回波数据、定标体的理论RCS值以及待测目标体的回波数据确定待测目标体的RCS值。通过采用多个点目标进行机载RCS测量定标，能够简化机载RCS测量定标的方法，降低测量成本，提高机载RCS测量定标的定标精度和测量效率。

Description

一种利用点目标进行机载RCS测量定标的方法
技术领域
本发明属于信号特征控制技术领域，特别涉及一种利用点目标进行机载RCS测量定标的方法。
背景技术
以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。
近年来，由于机载测量系统能够获取被测目标不同方位且大擦地角条件下的数据，越来越受到广泛的关注，特别是对地对海精确打击武器的大量应用使得机载下视测量系统在今后战争中所起的作用越来越突出。
定标是机载RCS(RadarCrossSection，雷达散射截面)测量中一项必不可少的步骤，通过定标才能建立测量数据与被测目标RCS的精确关系。雷达系统定标是个比较复杂的过程，需要结合雷达参数精确估算、合理配置。定标分为内部定标和外部定标大类。内部定标技术设计于雷达系统内部，用于在载机上监测某些系统参数，如发射脉冲功率等；外定标技术指利用布置于地面的精密定标设备测量得到被测目标的功率值，通过比较法得到被测目标的RCS值。利用分布目标实施定标需要相对稳定、散射特性完全确知的大片均匀区域的分布目标，如亚马逊热带雨林和大片均匀的沙漠，实际中这样的分布目标难以找到，导致机载RCS测量定标的定标精度差、测量效率低。
因此，现有技术中需要一种能够解决由于相对稳定、散射特性完全确知的大片均匀区域的分布目标难以找到而导致机载RCS测量定标的定标精度差、测量效率低的问题的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够提高机载RCS测量定标的定标精度和测量效率的利用点目标进行机载RCS测量定标的方法。
根据本发明的利用点目标进行机载RCS测量定标的方法，包括：
步骤101：按照第一航线对多个定标体进行机载RCS测量，获取定标体的回波数据；定标体的理论RCS值为σ0；
步骤102：按照第二航线对待测目标体进行机载RCS测量，获取待测目标体的回波数据；
步骤103：根据定标体的回波数据、定标体的理论RCS值以及待测目标体的回波数据确定待测目标体的RCS值；
其中，第一航线和第二航线位于定标体和待测目标体的上方，定标体的口面朝向与雷达天线的辐射方向相对。
优选地，在步骤101之前，本发明的方法进一步包括：按照预设的位置摆放定标体，并根据定标体的摆放位置确定第一航线。
优选地，定标体为三面体角反射器。
优选地，定标体的数量为5个。
优选地，步骤101包括：按照公式(1)计算定标体的回波功率σ0：
式中，k0为定标体的常数，Pr0是定标体接收的雷达目标回波功率；Pt是雷达发射功率；G0是定标体口面朝向方向的天线增益；λ是雷达波长；Lt是发射系统损耗因子；Lr0是对多个定标体进行机载RCS测量时接收系统损耗因子；Lp0是对多个定标体进行机载RCS测量时极化损耗因子；Lm0是对多个定标体进行机载RCS测量时传播路径上的损耗因子；R0是雷达天线到定标体的距离。
优选地，在步骤102之前，本发明的方法进一步包括：按照预设的位置摆放待测目标体，并根据待测目标体的摆放位置确定第二航线。
步骤102包括：按照公式(3)计算待测目标体的回波功率σ：
式中，k为待测目标体的常数，Pr是待测目标体接收的雷达目标回波功率；G是待测目标体接收方向的天线增益；Lr是对待测目标体进行机载RCS测量时接收系统损耗因子；Lp是对待测目标体进行机载RCS测量时极化损耗因子；Lm是对待测目标体进行机载RCS测量时传播路径上的损耗因子；R是雷达天线到待测目标体的距离。
优选地，当雷达稳定时，在进行机载RCS测量过程中假定k＝k0，同时假定该段时间内的大气传播相对稳定，即Lm＝Lm0，此时，待测目标体的回波功率σ的计算公式为：
公式(5)进一步转化为：
式中，V为待测目标体的电压值，V0为定标体的最大电压值。
优选地，步骤103包括：
分别对定标体和待测目标的回波数据进行距离向上的压缩处理，获取定标体和待测目标的回波数据的二维灰度图像；
根据二维灰度图像确定所述定标体的最大电压值V0及待测目标的测量电压值V；
依据定标体的最大电压值V0、定标体的理论RCS值σ0，以及待测目标体的测量电压值V，按照公式(6)确定待测目标体的RCS值。
优选地，定标测量时雷达天线的擦地角为35.26°，雷达天线的方位角为0°。
根据本发明的利用点目标进行机载RCS测量定标的方法，按照第一航线对多个定标体进行机载RCS测量，获取定标体的回波数据；按照第二航线对待测目标体进行机载RCS测量，获取待测目标体的回波数据；根据定标体的回波数据、定标体的理论RCS值以及待测目标体的回波数据确定待测目标体的RCS值。通过采用多个点目标进行机载RCS测量定标，能够简化机载RCS测量定标的方法，降低测量成本，提高机载RCS测量定标的定标精度和测量效率。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的利用点目标进行机载RCS测量定标的流程图；
图2是示出根据本发明的利用点目标进行机载RCS测量定标的示意图；
图3是示出根据本发明的三面体角反射器的示意图；
图4是根据本发明的三面体角反射器的摆放示意图；
图5是根据本发明的三面体角反射器的二维灰度图像。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
定标是机载RCS(RadarCrossSection，雷达散射截面)测量中一项必不可少的步骤，通过定标才能建立测量数据与被测目标RCS的精确关系。现有的利用分布目标进行机载RCS测量定标的方法，需要相对稳定、散射特性完全确知的大片均匀区域的分布目标，如亚马逊热带雨林和大片均匀的沙漠，实际中这样的分布目标难以找到，导致机载RCS测量定标的定标精度差、测量效率低。
为了克服现有技术中的问题，本申请提出一种利用点目标进行记载RCS测量定标的技术方案，通过采用相对稳定、具有大的散射截面积并且在较宽的角度范围内RCS变化较小的点目标进行记载RCS测量定标，简化机载RCS测量定标的方法，降低测量成本，提高机载RCS测量定标的定标精度和测量效率。
下面结合图1-5对根据本发明的利用点目标进行机载RCS测量定标的方法进行详细说明。
参见图1，根据本发明的利用点目标进行机载RCS测量定标的方法，包括：
步骤101：按照第一航线对多个定标体进行机载RCS测量，获取定标体的回波数据；定标体的理论RCS值为σ0。
参见图2，示出根据本发明的利用点目标进行机载RCS测量定标的示意图。其中，第一航线4位于定标体3的上方，雷达载机1沿着第一航线4飞行。在摆放定标体3时，尽量将其摆放在平坦的地面，使得定标体3与地面保持水平一致。为保证雷达天线与定标体3的最大辐射方向基本一致，定标体3的口面朝向与雷达天线的辐射方向2相对。其中，第一航线中雷达天线的擦地角和方位角在测量过程中保持不变。优选地，雷达天线的擦地角为35.26°，雷达天线的方位角为0°。
由于三面体角反射器对雷达波而言相对稳定、具有较大的雷达散射截面，并且在较宽的角度范围内RCS变化较小的散射特性，对雷达方向性要求不那么敏感。因此，根据本发明的优选实施例，定标体为三面体角反射器。此外，三面体角反射器结构简单、架设容易、成本低廉，能够简化机载RCS测量定标的方法。当然，本领域技术人员也可以采用除三面体角反射器以外的其他点目标进行机载RCS测量定标，只要所采用的点目标相对稳定、具有较大的雷达散射截面、并且在较宽的角度范围内RCS变化较小的散射特性即可。图3示出了根据本发明的三面体角反射器的示意图，图中，a是指三面体角反射器的直角边长。根据测量定标过程的实际情况，三面体角反射器的直角边长可以不同。
为了获取更多的测量数据，本发明中采用多个定标体进行机载RCS测量定标。优选地，定标体的数量为5个。
根据本发明的优选实施例，在步骤101之前，本发明的方法进一步包括：按照预设的位置摆放定标体，并根据定标体的摆放位置确定第一航线。
参见图4，示出了根据本发明的一个实施例中，三面体角反射器的摆放示意图。图中，5个三面体角反射器的大小、朝向、背景基本相同。第一航线4方向根据三面体角反射器的摆放位置进行设计。
优选地，步骤101包括：按照公式(1)计算定标体的回波功率σ0：
式中，k0为定标体的常数，Pr0是定标体接收的雷达目标回波功率；Pt是雷达发射功率；G0是定标体口面朝向方向的天线增益；λ是雷达波长；Lt是发射系统损耗因子；Lr0是对多个定标体进行机载RCS测量时接收系统损耗因子；Lp0是对多个定标体进行机载RCS测量时极化损耗因子；Lm0是对多个定标体进行机载RCS测量时传播路径上的损耗因子；R0是雷达天线到定标体的距离。
步骤102：按照第二航线对待测目标体进行机载RCS测量，获取待测目标体的回波数据。
优选地，在步骤102之前，本发明的方法进一步包括：按照预设的位置摆放待测目标体(图中未示出)，并根据待测目标体的摆放位置确定第二航线。
其中，第二航线位于待测目标体的上方，雷达载机沿着第二航线飞行。
步骤102包括：按照公式(3)计算待测目标体的回波功率σ：
式中，k为待测目标体的常数，Pr是待测目标体接收的雷达目标回波功率；G是待测目标体接收方向的天线增益；Lr是对待测目标体进行机载RCS测量时接收系统损耗因子；Lp是对待测目标体进行机载RCS测量时极化损耗因子；Lm是对待测目标体进行机载RCS测量时传播路径上的损耗因子；R是雷达天线到待测目标体的距离。
优选地，当雷达稳定时，在进行机载RCS测量过程中假定k＝k0，同时假定该段时间内的大气传播相对稳定，即Lm＝Lm0，此时，待测目标体的回波功率σ的计算公式为：
公式(5)进一步转化为：
式中，V为待测目标体的测量电压值，V0为定标体的最大电压值。
步骤103：根据定标体的回波数据、定标体的理论RCS值以及待测目标体的回波数据确定待测目标体的RCS值。
优选地，步骤103包括：
步骤1031：分别对定标体和待测目标的回波数据进行距离向上的压缩处理，获取定标体和待测目标的回波数据的二维灰度图像。图5示出了根据本发明的三面体角反射器的二维灰度图像，图中，横向方向为方位向，垂直方向为距离向。
步骤1032：根据二维灰度图像确定定标体的最大电压值V0和待测目标的测量电压值V；
步骤1033：依据定标体的最大电压值V0、定标体的理论RCS值σ0，以及待测目标体的测量电压值V，按照公式(6)确定待测目标体的RCS值。
根据本发明的利用点目标进行机载RCS测量定标的方法，按照第一航线对多个定标体进行机载RCS测量，获取定标体的回波数据；按照第二航线对待测目标体进行机载RCS测量，获取待测目标体的回波数据；根据定标体的回波数据、定标体的理论RCS值以及待测目标体的回波数据确定待测目标体的RCS值。通过采用多个点目标进行机载RCS测量定标，能够简化机载RCS测量定标的方法，降低测量成本，提高机载RCS测量定标的定标精度和测量效率。
虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。

Claims (10)

1.一种利用点目标进行机载RCS测量定标的方法，包括：
步骤101：按照第一航线对多个定标体进行机载RCS测量，获取所述定标体的回波数据；所述定标体的理论RCS值为σ0；
步骤102：按照第二航线对待测目标体进行机载RCS测量，获取所述待测目标体的回波数据；
步骤103：根据所述定标体的回波数据、所述定标体的理论RCS值以及所述待测目标体的回波数据确定所述待测目标体的RCS值；
其中，
第一航线和第二航线位于所述定标体和所述待测目标体的上方，所述定标体的口面朝向与雷达天线的辐射方向相对。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤101之前，所述方法进一步包括：按照预设的位置摆放所述定标体，并根据所述定标体的摆放位置确定第一航线。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述定标体为三面体角反射器。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述定标体的数量为5个。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤101包括：
按照公式(1)计算所述定标体的回波功率σ0：
σ 0 = k 0 P r 0 R 0 4 L m 0 2 - - - ( 1 )
k 0 = ( 4 π ) 3 L p 0 L t L r 0 P t G 0 2 λ 2 - - - ( 2 )
式中，k0为所述定标体的常数，Pr0是所述定标体接收的雷达目标回波功率；Pt是雷达发射功率；G0是所述定标体口面朝向方向的天线增益；λ是雷达波长；Lt是发射系统损耗因子；Lr0是对多个定标体进行机载RCS测量时接收系统损耗因子；Lp0是对多个定标体进行机载RCS测量时极化损耗因子；Lm0是对多个定标体进行机载RCS测量时传播路径上的损耗因子；R0是雷达天线到所述定标体的距离。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在所述步骤102之前，所述方法进一步包括：按照预设的位置摆放所述待测目标体，并根据所述待测目标体的摆放位置确定第二航线。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述步骤102包括：按照公式(3)计算所述待测目标体的回波功率σ：
σ = kP r R 4 L m 2 - - - ( 3 )
k = ( 4 π ) 3 L p L t L r P t G 2 λ 2 - - - ( 4 )
式中，k为所述待测目标体的常数，Pr是所述待测目标体接收的雷达目标回波功率；G是所述待测目标体接收方向的天线增益；Lr是对待测目标体进行机载RCS测量时接收系统损耗因子；Lp是对待测目标体进行机载RCS测量时极化损耗因子；Lm是对待测目标体进行机载RCS测量时传播路径上的损耗因子；R是雷达天线到所述待测目标体的距离。
8.如权利要求7所述的方法，当雷达稳定时，在进行机载RCS测量过程中假定k＝k0，同时假定该段时间内的大气传播相对稳定，即Lm＝Lm0，此时，所述待测目标体的回波功率σ的计算公式为：
σ = ( P r P r 0 ) ( R R 0 ) 4 · σ 0 - - - ( 5 )
所述公式(5)进一步转化为：
σ = ( V V 0 ) 2 ( R R 0 ) 4 · σ 0 - - - ( 6 )
式中，V为所述待测目标体的电压值，V0为所述定标体的最大电压值。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述步骤103包括：
对所述定标体的回波数据进行距离向上的压缩处理，获取所述定标体的回波数据的二维灰度图像；
根据所述二维灰度图像确定所述定标体的最大电压值V0；
依据所述定标体的最大电压值V0、所述定标体的理论RCS值σ0，以及所述待测目标体的测量电压值V，按照公式(6)确定所述待测目标体的RCS值。
10.如权利要求1所述的方法，其中，定标测量时所述雷达天线的擦地角为35.26°，所述雷达天线的方位角为0°。
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