CN105182329A - 一种小双站角复合反射特性时域测量方法 - Google Patents

一种小双站角复合反射特性时域测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小双站角复合反射特性时域测量方法，包含以下步骤：搭建隐身目标小双站角测试场景，选用预设脉冲宽度的时域脉冲发射源；对时域脉冲发射源进行抖动性检测，以使所述时域脉冲发射源的时域信号幅度抖动满足预设范围；测试背景环境时域回波信号，得到背景噪声消除参数；保持测试场景不变，分别测量定标体目标信号及待测目标信号，得到目标与环境的复合时域回波信号；根据背景噪声消除参数及目标与环境的复合时域回波信号，采用预设方法消除背景环境时域回波信号及多路径杂波信号，得到直接目标回波信号。本发明解决现有技术中测试效率低、信噪比弱、双站角难测、暗室依赖性强等问题，提高了现有测试能力及测试精度。

Description

一种小双站角复合反射特性时域测量方法
技术领域
本发明涉及目标电磁散射特性测试技术，具体涉及一种小双站角复合散射特性时域测量方法。
背景技术
双站或多基探测是反隐身的重要措施之一，随着隐身与反隐身技术的发展，目标双站电磁散射特性测量受到越来越多的关注。针对目标双站电磁散射特性的需求，众多学者投入了大量的精力开展相关研究。
彭刚等在2005年发表在《微波学报》的非专利文献“暗室双站RCS测试方法研究”公开了暗室环境下目标双站RCS测试方法和测试理论，具有较高的测试精度，但是该方法对暗室环境要求较高，且一次只能测量单个频点的双站回波信息，测试效率低。
黄沛霖等在2008年发表在《西安电子科技大学学报》的非专利文献“飞行器目标的双站散射特性研究”公开了典型飞行器在暗室背景下固定双站角，采用目标转台旋转的方式开展目标不同方位角度下固定双站角的散射特性测试，测试精度高，但该方法同样存在双站角度不易搭建，测试效率低的特点，并且该方法测试效率低，双站角不易确定。
李南京等在2007年发表在《微波学报》的非专利文献“基于扫频时域法测量的RCS外推技术研究”针对暗室环境下对对目标尺寸和暗室大小的限制，开展小暗示环境下目标近场测试，通过近远场变换得到目标的远场RCS场值，极大的减小了测试对暗室环境的依赖性，提供了较好的紧缩场测试手段，但是该方法存在要求天线波束足够大、外推误差不可控、近场测试对噪声敏感等缺点，无法满足隐身目标散射特性的实际测试任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小双站角复合反射特性时域测量方法，解决现有技术中测试效率低、信噪比弱、双站角难测、暗室依赖性强等问题，提高了现有测试能力及测试精度。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种小双站角复合反射特性时域测量方法，其特点是，包含以下步骤：
S1、搭建隐身目标小双站角测试场景，选用预设脉冲宽度的时域脉冲发射源；
S2、对时域脉冲发射源进行抖动性检测，以使所述时域脉冲发射源的时域信号幅度抖动满足预设范围；
S3、测试背景环境时域回波信号，得到背景噪声消除参数；
S4、保持测试场景不变，分别测量定标体目标信号及待测目标信号，得到定标体目标与环境的复合时域回波信号及待测目标与环境的复合时域回波信号；
S5、根据背景噪声消除参数、定标体目标与环境的复合时域回波信号及待测目标与环境的复合时域回波信号，采用预设方法消除背景环境时域回波信号及多路径杂波信号，得到直接定标体目标回波信号及直接待测目标回波信号。
所述的小双站角复合反射特性时域测量方法还包含步骤S6，所述的步骤S6包含：
对直接定标体目标回波信号及直接待测目标回波信号进行时频变换，选出有效频段范围进行数据处理，并根据定标体理论数据或仿真计算数据进行待测目标回波特性的分析和反演计算。
所述的步骤S1中，时域脉冲发射源的预设脉冲宽度为2ns。
所述的步骤S2中，时域脉冲发射源的时域信号幅度抖动的预设范围为10min内信号幅度变化小于1%。
所述的定标体目标为金属平板。
所述的待测目标为战斧1:8缩比模型。
所述的步骤S5中采用多路径消除方法和时域时间窗技术消除背景噪声信号和多路径杂波信号。
本发明一种小双站角复合反射特性时域测量方法与现有技术相比具有以下优点：采用相对比较法，对隐身缩比目标开展小双站角回波时域测试，在利用信噪消除及多路径信号处理提高测试精度，经时频变换可以得到超宽频段内的目标回波数据，具有对测试背景要求小，测试原理直观明确，信噪比较高的优点；本发明通过标定可以完成一次测试得到多个频点的双站角度回波信息，测试效率高。
附图说明
图1为本发明一种小双站角复合反射特性时域测量方法的流程图；
图2为实施例中对时域脉冲发射源进行抖动性检测的10min前后的信号抖动性对比图；
图3为实施例处理得到的待测目标测试与仿真得到的对比曲线。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种小双站角复合反射特性时域测量方法，包含以下步骤：
S1、搭建隐身目标小双站角测试场景，选用预设脉冲宽度的时域脉冲发射源。
根据测试要求，选定测试场景及测试软硬件系统，选定收发天线距离为0.5m，天线与目标转台的中心距离为6m，目标高度为5m，本发明采用的时域脉冲发射源脉冲宽度为200ps，对应的有效频域覆盖范围为580MHz~2.3GHz。考虑到噪声杂波信号消除对时域信号的影响，采用暗室环境下架高目标位置的方式测试。
S2、对时域脉冲发射源进行抖动性检测，以使所述时域脉冲发射源的时域信号幅度抖动满足预设范围。
时域信号幅度抖动性对时域变换后的频域有效数据具有重要影响，为确保测试过程中信号源的稳定性需对时域脉冲源进行检测，时域脉冲发射源的时域信号幅度抖动的预设范围为10min内信号幅度变化小于1%，本发明中10min前后的信号变化如图2所示，信号幅度变化为0.5%，满足测试要求。
S3、测试背景环境时域回波信号，得到背景噪声消除参数。
S4、保持测试场景不变，分别测量定标体目标信号及待测目标信号，得到定标体目标与环境的复合时域回波信号及待测目标与环境的复合时域回波信号。
在本实施例中，考虑到平板正向小角度范围内回波幅值大且计算方便，优选地，采用边长为40cm的正方形金属平板作为定标体，双站角为6°，所述的待测目标为战斧1:8缩比模型。为提高测试精度，减小偶然误差引起的测试精度不足，采用多次测量求平均的方式记录回波信号，此处采用32次回波信号进行平均计算。
S5、根据背景噪声消除参数、定标体目标与环境的复合时域回波信号及待测目标与环境的复合时域回波信号，采用预设方法消除背景环境时域回波信号及多路径杂波信号，得到定标体直接回波信号及待测目标直接回波信号。
在本实施例中，采用多路径消除方法和时域时间窗技术消除背景噪声信号和多路径杂波信号。
背景噪声信号会极大的影响测试精度，为保证测试精度，应确保背景噪声信号不变，从而在抵消时减小误差。然而，待测目标与背景环境往往存在多路径反射信号，使得待测目标回波信号不能单一的通过抵消得到，对测试精度带来了极大的影响。本发明采用多路径消除方法提高测试精度，即通过目标高度微调的方式消除多路径带来的影响，保证测试精度。
(1)
式(1)中为目标与环境的复合时域回波信号，为直接照射目标后的返回信号，为直射目标后经地面返回的多路径信号，为经地面照射目标后经地面返回的多路径信号，为收发天线中心到目标的距离，为收发天线经地面反射到达目标的距离。
记背景噪声消除参数为，定标体目标与环境的复合时域回波信号为，待测目标与环境的复合时域回波信号为。则不考虑多路径信号时可得：
上式中，、为包含多路径信号的定标体回波信号和待测目标回波信号，由于目标高度微调引起的多路径信号的变化远大于直接回波信号的改变，对上述信号取关于时间的微分算子即可得到信号随多路径的变化规律曲线，然后对时间轴上去积分算则即可得到相应的目标多路径信号，从、中消除多路径信号即可得到较好的目标回波信号，极大的提高测试精度。
S6、对直接定标体目标回波信号及直接待测目标回波信号进行时频变换，选出有效频段范围进行数据处理，并根据定标体理论数据或仿真计算数据进行待测目标回波特性的分析和反演计算。
如图3所示，测试精度与仿真结果对比得到的战斧缩比模型在鼻锥向6°范围内的双站测试经过与仿真结果曲线吻合较好，尤其在高幅度区域吻合度达98%以上；低幅度区吻合差是由于脉冲源信号频段范围引起。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种小双站角复合反射特性时域测量方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、选取大空间空旷场地，搭建隐身小双站角测试平台，选用预设脉冲宽度的时域脉冲发射源；
S2、对时域脉冲发射源进行抖动性检测，以使所述时域脉冲发射源的时域信号幅度抖动满足预设范围；
S3、测试背景环境时域回波信号，得到背景噪声消除参数；
S4、保持测试场景不变，分别测量定标体目标信号及待测目标信号，得到定标体目标与环境的复合时域回波信号及待测目标与环境的复合时域回波信号；
S5、根据背景噪声消除参数、定标体目标与环境的复合时域回波信号及待测目标与环境的复合时域回波信号，采用预设方法消除背景环境时域回波信号及多路径杂波信号，得到直接定标体目标回波信号及直接待测目标回波信号。
2.如权利要求1所述的小双站角复合反射特性时域测量方法，其特征在于，进一步包含步骤S6，所述的步骤S6包含：
对直接定标体目标回波信号及直接待测目标回波信号进行时频变换，选出有效频段范围进行数据处理，并根据定标体理论数据或仿真计算数据进行待测目标回波特性的分析和反演计算。
3.如权利要求1所述的小双站角复合反射特性时域测量方法，其特征在于，所述的步骤S1中，时域脉冲发射源的预设脉冲宽度为2ns。
4.如权利要求1所述的小双站角复合反射特性时域测量方法，其特征在于，所述的步骤S2中，时域脉冲发射源的时域信号幅度抖动的预设范围为10min内信号幅度变化小于1%。
5.如权利要求1所述的小双站角复合反射特性时域测量方法，其特征在于，所述的定标体目标为金属平板。
6.如权利要求1所述的小双站角复合反射特性时域测量方法，其特征在于，所述的待测目标为战斧1:8缩比模型。
7.如权利要求1所述的小双站角复合反射特性时域测量方法，其特征在于，所述的步骤S5中采用多路径消除方法和时域时间窗技术消除背景噪声信号和多路径杂波信号。
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