CN105676184A - 一种用于rcs测量时异地定标用的低散射金属支架系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于RCS测量时异地定标用的低散射金属支架系统，包括：定标体、定标支架和移动单元。本发明通过以低散射金属支架作为定标支架，能够在测试位置不变时而不影响测试目标回波，因而可以时时监控背景变化情况，能够防止外界环境对定标支架稳定性的影响，提高定标支架的环境适应性和测量结果的准确性、精确性；通过在定标支架上设置定标体，能够实现异地定标，避免由于不采用异地定标时需要交替更换待测目标和测试标准体而导致的安装效率低、测试准确性差的现象。

Description

一种用于RCS测量时异地定标用的低散射金属支架系统

技术领域

本发明涉及信号特征控制技术领域，特别涉及一种用于RCS测量时异地定标用的低散射金属支架系统。

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。

RCS测量过程中，为得到目标RCS的绝对值，首先需要用一个RCS已知的标准体进行定标，再根据在相同入射状态下标准体和目标的回波功率，计算得到目标的RCS值。

外场RCS测试的目标一般都是大型目标，体积大、较重，装卸时比较困难。图1示出了不采用异地定标的RCS测量示意图，图中10为测试雷达，20为待测目标。如果每次测试待测目标20之前都在目标支架上先测试标准体，则测试效率会很低。另一方面，如果测试完标准体再安装待测目标进行测试，由于待测目标安装的困难，安装时间较长，背景电平有可能会发生变化或漂移，因此有可能会带来测试误差。

综上，为了减小定标过程中定标体和待测目标交替安装的次数，利用地面平面场测试时通常采用将定标体安放在异地的独立支架上定标方法，以降低定标过程的时间成本和操作复杂度引起的误差并提高效率。

通常采用的异地定标方法是在待测目标20和测试雷达10之间的合适位置安放泡沫支架30，用泡沫支架30支撑定标球以达到异地定标的效果，参见图2。

但是，如果待测目标的RCS较低，采用泡沫支架会影响场地背景电平，给测量带来误差。另外，外场测试由于是在空旷的、无遮挡的场地内进行，往往受到气候条件的影响。如果有一定风力的时候，因泡沫支架比较轻容易被风吹动并产生位移，位移的大小随风力大小而不同，风力越大则位移越大，产生的位移超过一定的量值则对测试结果就有影响，就会引起测量误差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于RCS测量时异地定标用的低散射金属支架系统，其特征在于包括：定标体、定标支架和移动单元；其中，

所述定标体可拆卸地固定在所述定标支架的上端；所述移动单元固定地设置在所述定标支架的下端，可在地面上移动和固定。

所述定标支架为在垂直方向上具有预定倾角的低散射金属支架,所述定标支架位于测试雷达和待测目标之间、并且朝向测试雷达的一侧倾斜，所述定标支架的底部横截面积大于顶部截面积、并且所述定标支架的横截面满足如下关系：

$y\left(x\right)=\±1.21A\×(1+e^{B^{-1}x\mathrm{\π}})$

式中，A为横截面的短半轴，B为横截面的长半轴，x为横截面上任一点的横坐标，y为横截面上任一点的纵坐标；

其中，所述预定倾角是指所述定标支架的中心轴与底面之间的夹角。

优选地，针对所述定标支架的任意一个横截面，横截面的短半轴和长半轴满足如下关系：

$\left\{\begin{array}{c}A=\frac{2}{e+1}\×e^{-h}\\ B=\frac{e^2-3}{e+1}\×e^{-h}\end{array}\right.$

式中，h为定标支架的横截面与定标支架的顶面之间的距离。

优选地，所述预定倾角为60°。

优选地，所述金属支架系统进一步包括：

设置于所述定标支架与所述定标体之间的连接结构，所述定标体通过所述连接结构与所述定标支架连接。

优选地，所述定标体为金属圆柱，所述连接结构为连接圆盘，并且所述定标体的底面直径与所述连接圆盘的直径相等。

优选地，所述金属支架系统进一步包括：

设置于所述定标支架与所述移动单元之间的支架基座。

优选地，所述移动单元为移动小车，所述移动小车包括：上与所述定标支架连接的移动主体、以及设置在所述移动主体下侧的滚轮；

所述移动主体上设置有螺纹孔，所述定标支架通过所述移动主体上的螺纹孔可拆卸地固定在所述移动单元上。

优选地，所述移动单元上还设置有锁定元件，用于固定所述移动单元的位置。

根据本发明的用于RCS测量时异地定标用的低散射金属支架系统，包括：定标体、定标支架和移动单元。本发明通过以低散射金属支架作为定标支架，能够防止外界环境对定标支架稳定性的影响，提高定标支架的环境适应性和测量结果的准确性、精确性；通过在定标支架上设置定标体，能够实现异地定标，避免由于不采用异地定标时需要交替更换待测目标和测试标准体而导致的安装效率低、测试准确性差的现象。

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是现有技术中不采用异地定标的RCS测量示意图；

图2是使用泡沫柱作为支撑的异地定标的RCS测量示意图；

图3是采用根据本发明的低散射金属支架系统作为支撑的异地定标的RCS测量示意图；

图4是根据本发明的用于RCS测量时异地定标用的低散射金属支架系统示意图；

图5是根据本发明的低散射金属支架系统的主视图；

图6是根据本发明的低散射金属支架系统的俯视图。

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。

本发明通过以低散射金属支架作为定标支架，能够在测试位置不变时不影响测试目标回波，因而可以时时监控背景变化情况，能够防止外界环境对定标支架稳定性的影响，提高定标支架的环境适应性和测量结果的准确性、精确性；通过在定标支架上设置定标体，能够实现异地定标，避免由于不采用异地定标时需要交替更换待测目标和测试标准体而导致的安装效率低、测试准确性差。

以下结合图3-6对根据本发明的用于RCS测量时异地定标用的低散射金属支架系统进行详细说明。本发明中提及的RCS为RadarCrossSection，即雷达散射截面。

本发明中，低散射金属支架系统位于测试雷达和待测目标之间、并且朝向测试雷达的一侧倾斜，包括：定标体42、定标支架41和移动单元43。其中，定标体42可拆卸地固定在定标支架41的上端，移动单元43固定地设置在定标支架41的下端，比如移动单元43可以通过螺栓与定标支架41连接。实际测量时，低散射金属支架系统位于测试雷达10和待测目标20之间。

现有技术中多采用泡沫柱支撑定标体，一方面，如果待测目标的RCS较低，采用泡沫支架会影响场地背景电平，给测量结果带来误差。另一方面，由于外场测试是在空旷的、无遮挡的场地内进行，往往受到气候条件的影响。在有一定风力的时候，泡沫支架比较轻容易被风吹动并产生位移，位移的大小随风力大小而不同，风力越大则位移越大，产生的位移超过一定的量值则对测量结果产生影响，进而引起测量误差。另外，由于泡沫柱的密度较低，如果需要提高其承载能力，就必须增加其体积，这样就增加了泡沫柱被照射的面积，从而增加了泡沫柱的后向散射，进而引起测量误差。此外，泡沫柱被光照射和/或被雨淋以后，其透波性能会下降，因此泡沫柱支撑受环境的影响大，环境适应性差。

为了解决上述问题，本发明中，采用低散射金属支架作为定标支架41。待测目标的重量较轻时，泡沫支架的密度一般选择15～20Kg/m³，其背景等效RCS电平在-30dBm²左右；而采用承载相同重量定标体、架设相同高度的低散射金属支架作为定标支架41时，其等效RCS电平可低至-40dBm²左右；比采用泡沫支架作为为异地定标支撑时要低10dB左右，进一步降低了背景电平，提高了测试结果的准确性和精确性。金属支架的环境适用性好，即使是在被光照射和/或被雨淋以后也可以正常工作，从而保证测量结果的准确性。当采用泡沫柱时，如果需要提高其承载能力，就必须增加其体积，这样就增加了泡沫柱被照射的面积，从而增加了泡沫柱的后向散射，进而引起测量误差；本发明采用低散射金属支架作为定标支架41，其承载能力远大于定标体的重量，而且经过赋形设计的金属支架，其稳定性和低散射性能较泡沫柱都优越很多。因泡沫支架较轻而低散射金属支架较重，在受相同风力条件时，采用金属支架作为定标支架41产生的位移变形较小，环境适应性强，从而能够防止由于定标支架41产生位移而造成的测量误差，提高测量结果的准确性和精确性。

本发明基于低散射金属支架作为定标支架，测试定标体回波后低散射金属支架可保持状态不变，进而不影响目标回波的测试，即不影响测试场的背景电平，进一步提高测量结果的准确性和精确性。此外，由于低散射金属支架不影响测试场地背景电平，即能够在测试位置不变时不影响目标回波，因而可以用于时时监控场地背景的变化情况。

定标支架41为在垂直方向上具有预定倾角的金属支架，其中，预定倾角是指定标支架41的中心轴与定标支架41的底面之间的夹角。定标支架41朝向测试雷达10的一侧倾斜，优选地，预定倾角为60°。

为了进一步提高定标支架41的低散射特性，定标支架41具有低散射的横截面形状。定标支架41的横截面满足如下关系：

$y\left(x\right)=\±1.21A\×(1+e^{B^{-1}x\mathrm{\π}})$

式中，A为横截面的短半轴，B为横截面的长半轴，x为横截面上任一点的横坐标，y为横截面上任一点的纵坐标。

本发明中的横坐标和纵坐标是针对以横截面的长轴作为X轴、以横截面的短轴作为Y轴而建立的坐标系而言的。

优选地，针对定标支架41的任意一个横截面，横截面的短半轴和长半轴满足如下关系：

$\left\{\begin{array}{c}A=\frac{2}{e+1}\×e^{-h}\\ B=\frac{e^2-3}{e+1}\×e^{-h}\end{array}\right.$

式中，h为定标支架的横截面与定标支架的底面之间的距离。

外场RCS测试的待测目标一般都是大型目标，体积大、较重，装卸时比较困难。如果每次测试待测目标之前都在目标支架上先测试标准体，则测试效率会很低。另一方面，如果测试完标准体再安装待测目标进行测试，由于待测目标安装困难、安装时间较长，背景电平有可能会发生变化或漂移，因此有可能会带来测试误差。为了减小定标过程中定标体和待测目标交替安装的次数，本发明将定标体设置在独立的定标支架41上，从而能够降低定标过程的时间成本和操作复杂度，提高测量效率和测量结果的准确性。

定标体42的形状可以是圆球形、方形、椭球形，当然，定标体42的形状也可以采用本领域技术人员熟悉的其它形状。为了便于定标体的固定和尺寸计算，优选地，定标体42为金属圆柱形。

待测目标的RCS或者测试频段不同，所需定标体42的尺寸也不同，在实际测量时，可以根据待测目标的RCS和测试频段确定定标体42的尺寸。每次进行RCS测量时只需安装、拆卸定标体一次。不同测量试验所用的定标体不同时，在每次测试之前还需要更换定标体。为了便于定标体的拆卸，根据本发明的优选实施例，定标体可拆卸地固定在定标支架41的上端。比如，可以在定标支架41与定标体42之间设置连接结构44，定标体42通过连接结构44与定标支架41连接。优选地，定标体42为金属圆柱形、连接结构44为连接圆盘，并且定标体42的底面直径与连接圆盘的直径相等。

为了便于调整根据本发明的低散射金属支架系统的位置，定标支架41的下端与移动单元43连接，优选地，定标支架41与移动单元43之间设置有支架基座45。优选地，移动单元43为移动小车，包括：与定标支架41连接的移动主体、以及设置在移动主体下侧的滚轮；移动主体上设置有螺纹孔，定标支架41通过移动主体上的螺纹孔可拆卸地固定在移动单元上。当根据本发明的低散射金属支架系统运动到合适的位置时便可以进行RCS测量。为了保证测量过程中低散射金属支架系统的位置不变，根据本发明的优选实施例，移动单元43上还设置有锁定元件46，锁定元件46由螺栓和底板组成；当金属支架系统到达预定位置后，锁定元件46上的螺栓和底板沿支架基座45上的螺纹松至地面并锁定，以固定移动单元43的位置，从而防止由于金属支架系统产生位移而造成的测量误差，提高测量结果的准确性和精确性。

与现有技术相比，本发明通过以低散射金属支架作为定标支架，能够防止外界环境对定标支架稳定性的影响，提高定标支架的环境适应性和测量结果的准确性、精确性；通过在定标支架上设置定标体，能够实现异地定标，避免由于不采用异地定标时需要交替更换待测目标和测试标准体而导致的安装效率低、测试准确性差。

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 (8)

1.一种用于RCS测量时异地定标用的低散射金属支架系统，其特征在于包括：定标体、定标支架和移动单元；其中，

所述定标体可拆卸地固定在所述定标支架的上端；所述移动单元固定地设置在所述定标支架的下端，可在地面上移动和固定。

所述定标支架为在垂直方向上具有预定倾角的低散射金属支架,所述定标支架位于测试雷达和待测目标之间、并且朝向测试雷达的一侧倾斜，所述定标支架的底部横截面积大于顶部截面积、并且所述定标支架的横截面满足如下关系：

$y\left(x\right)=\±1.21A\×(1+e^{B^{-1}x\mathrm{\π}})$

式中，A为横截面的短半轴，B为横截面的长半轴，x为横截面上任一点的横坐标，y为横截面上任一点的纵坐标；

其中，所述预定倾角是指所述定标支架的中心轴与底面之间的夹角。

2.如权利要求1所述的低散射金属支架系统，其中，针对所述定标支架的任意一个横截面，横截面的短半轴和长半轴满足如下关系：

$\left\{\begin{array}{c}A=\frac{2}{e+1}\×e^{-h}\\ B=\frac{e^2-3}{e+1}\×e^{-h}\end{array}\right.$

式中，h为定标支架的横截面与定标支架的顶面之间的距离。

3.如权利要求2所述的低散射金属支架系统，其中，所述预定倾角为60°。

4.如权利要求3所述的低散射金属支架系统，其中，所述金属支架系统进一步包括：

设置于所述定标支架与所述定标体之间的连接结构，所述定标体通过所述连接结构与所述定标支架连接。

5.如权利要求4所述的低散射金属支架系统，其中，所述定标体为金属圆柱，所述连接结构为连接圆盘，并且所述定标体的底面直径与所述连接圆盘的直径相等。

6.如权利要求5所述的低散射金属支架系统，进一步包括：

设置于所述定标支架与所述移动单元之间的支架基座。

7.如权利要求6所述的低散射金属支架系统，其中，所述移动单元为移动小车，所述移动小车包括：与所述定标支架连接的移动主体、以及设置在所述移动主体下侧的滚轮；

所述移动主体上设置有螺纹孔，所述定标支架通过所述移动主体上的螺纹孔可拆卸地固定在所述移动单元上。

8.如权利要求7所述的低散射金属支架系统，其中，所述移动单元上还设置有锁定元件，用于固定所述移动单元的位置。