CN107153179B - 一种雷达目标rcs与散射中心同步测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达目标RCS与散射中心同步测试方法，其包括如下步骤：a测试转台按照预先设置的起始角度以及角度间隔旋转，测试每一个角度空背景下的复数回波数据S_21空背景；b放置标准定标球于目标支架上，在测试转台的带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的定标体回波数据S_21标准体；c移走标准定标球，放置被测目标于目标支架上，测试转台带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的目标回波数据S_21目标；d计算获取目标每一角度下的RCS数据σ_θ，利用σ_θ对步骤c中的S_21目标进行定标，并通过卷积‑反投影运算得到目标的散射中心像。本发明方法将RCS数据与散射中心成像有机的结合在一起，将步骤由四步缩减为三步，效率提升了将近30％，借鉴RCS定标方法实现了散射中心像的定标。

Description

一种雷达目标RCS与散射中心同步测试方法

技术领域

本发明涉及一种雷达目标RCS与散射中心同步测试方法。

背景技术

雷达散射截面是定量表征目标对雷达照射波散射强弱的物理量。随着电子战的迅猛发展，隐身武器的大规模使用成为现代战争的一个显著特征。隐身技术能有效减小雷达发现目标的距离，成为增强突击能力或保护自身的重要手段。目标的隐身性能主要取决于其RCS的大小，因而以各种方法缩减雷达散射截面，就成为研究隐身技术的主要目标。这就需要对各种目标进行RCS测试以及散射中心测试，获取目标强散射点的空间分布，为隐身改造提供实测支撑。

RCS测试是最接近常规雷达工作方式的一种测试方法，其特征是收发共用一副天线，利用定向耦合器/环形器来分离发射和接收信号。如图1所示，被测目标放置在目标支架上，由测试转台带动目标做角度旋转，天线正对目标摆放，发射机产生的信号经定向耦合器的主路送到收发天线，天线将该信号辐射出去；目标的回波信号通过接收天线被接收，并送到定向耦合器，经定向耦合器的耦合端口耦合出回波信号，并送到接收机；接收机通过处理分析回波信号，得到目标的各个角度下的RCS特性，完成相应测试。

散射中心成像是借助转台旋转产生方位上的分辨率，使得横向上的散射点能够分开。如图2所示，雷达天线固定于某一位置不动，θ为目标绕旋转中心o逆时针旋转角度，为目标上各点的极坐标(逆时针方向旋转)。图中u-v坐标系是相对于雷达天线固定的，其坐标原点为目标旋转中心o，雷达到旋转中心的距离R₀为一常数，o坐标系是固定于目标上的一组坐标，它随目标旋转而旋转，坐标原点同样在o点。对于采集到的数据通过IFFT、插值、积分三步，完成卷积-反投影法运算过程，得到目标散射中心分布函数g(x,y)。

RCS测试的具体工作流程如下所示：

步骤1：测试转台按照预先设置的起始角度以及角度间隔旋，转测试每一个角度空背景下的复数回波数据S_21空背景；

步骤2：放置标准定标球于目标支架上，在测试转台带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的定标体回波数据S_21标准体；

步骤3：移走定标体，放置被测目标于目标支架上，测试转台带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的目标回波数据S_21目标；

根据计算被测目标的每一个测试角度下的RCS数据；

其中，σ_标准为标准球体的理论RCS数据，跟定标球的半径以及测试频率有关，通过梅级数展开来获得理论数据。

散射中心成像测试的具体工作流程如下所示：

步骤4：放置被测目标于目标支架上，转台按照预先设置好的起始角度以及角度间隔进行旋转获取每个角度下的目标回波数据S_21目标，通过IFFT、插值、积分三步，完成卷积-反投影法的运算过程来获取目标的散射中心像。

以上两种测试功能在已有的测试中都是单独进行，未能将两种测试流程有效地结合起来，每一个测试步骤的测量时间从半小时到十几个小时不等，两种测试功能分开测试的效率极为低下，并且散射中心为各个散射点之间的相对数据，未能对测试数据进行有效的定标。

发明内容

本发明的目的在于提出一种雷达目标RCS与散射中心同步测试方法，在实现RCS测试的同时，获取雷达目标的散射中心分布，并对散射中心进行定标处理，提高测试效率，解决散射中心数据定标问题，实现散射中心的定量测试。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种雷达目标RCS与散射中心同步测试方法，包括如下步骤：

a测试转台按照预先设置的起始角度以及角度间隔旋转，测试每一个角度空背景下的复数回波数据S_21空背景；

b放置标准定标球于目标支架上，在测试转台的带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的定标体回波数据S_21标准体；

c移走标准定标球，放置被测目标于目标支架上，测试转台带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的目标回波数据S_21目标；

d计算获取目标每一角度下的RCS数据σ_θ，利用σ_θ对步骤c中的S_21目标进行定标，并通过卷积-反投影运算得到目标的散射中心像。

优选地，所述步骤d中，S_21目标与σ_θ进行整合变换的过程如下：

S_21目标为一个二维数组，其坐标分别为频率以及角度，每一个数据为复数数据；

σ_θ为一个二维数组，其坐标分别为频率以及角度，每一个数据为实数数据；

为了对S_21目标定标，采用获取到的相同角度与相同频率下的σ_θ的幅度数值对S_21目标进行归一化处理，将变换之后的S_{21目标-定标}进行卷积-反投影运算，得到目标定标之后的散射中心像。

本发明具有如下优点：

本发明方法具有很好的测试效率与散射成像标定手段，将常规的两种测量方法(即RCS测试与散射中心成像测试)有机的结合在一起，在进行RCS测量的同时进行了散射中心的分布诊断，并对散射中心测量数据进行定标处理，大大的提升了测试效率并解决了散射成像标定问题，在RCS测试诊断领域具有很好的推广和使用价值。本发明方法通过有效的减少测试步骤，节省了大量的时间，效率提升了将近30％。

附图说明

图1为RCS测试原理图；

图2为测试转台成像测试原理图；

图3为本发明中一种雷达目标RCS与散射中心同步测试方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图3所示，一种雷达目标RCS与散射中心同步测试方法，包括如下步骤：

a测试转台按照预先设置的起始角度以及角度间隔旋转，测试每一个角度空背景下的复数回波数据S_21空背景；

b放置标准定标球于目标支架上，在测试转台的带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的定标体回波数据S_21标准体；

c移走标准定标球，放置被测目标于目标支架上，测试转台带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的目标回波数据S_21目标；

d计算获取目标每一角度下的RCS数据σ_θ，利用σ_θ对步骤c中的S_21目标进行定标，并通过卷积-反投影运算得到目标的散射中心像。

其中，RCS数据σ_θ的获取为本领域的公知技术，此处不再详细赘述。

本发明方法将RCS数据与散射中心成像有机的结合在一起，将步骤由四步缩减为三步，效率提升了将近30％，借鉴RCS定标方法实现了散射中心像的定标。

对于本发明，散射中心像的定标是一个关键问题，步骤d中获取的数据σ_θ只有幅度数据没有相位信息，不能用这个数据直接进行卷积-反投影法获取散射中心像，需要对幅相数据S_21目标以及σ_θ进行整合变换，其具体过程如下：

S_21目标为一个二维数组，其坐标分别为频率以及角度，每一个数据为复数数据；

σ_θ为一个二维数组，其坐标分别为频率以及角度，每一个数据为实数数据。

为了对S_21目标进行定标，采用获取到的相同角度与相同频率下的σ_θ的幅度数值进行归一化处理(实际操作过程为数据替换)，然后将变换之后的S_{21目标-定标}进行卷积-反投影运算，得到目标定标之后的散射中心像。

本发明方法与现有技术相比具有如下优势：

1.测试效率高：在进行RCS测试的同时进行了散射中心的成像诊断，大大提升了测试效率，为军备保障提供了有力支撑。2.散射中心成像诊断的有效定标：借鉴RCS校准方法对散射成像进行了有效的定标，解决了成像不定标的问题。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (1)

1.一种雷达目标RCS与散射中心同步测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

a测试转台按照预先设置的起始角度以及角度间隔旋转，测试每一个角度空背景下的复数回波数据S_21空背景；

b放置标准定标球于目标支架上，在测试转台的带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的定标体回波数据S_21标准体；

c移走标准定标球，放置被测目标于目标支架上，测试转台带动下测试相同起始角度以及角度间隔下的目标回波数据S_21目标；

d计算获取目标每一角度下的RCS数据σ_θ，利用σ_θ对步骤c中的S_21目标进行定标，并通过卷积-反投影运算得到目标的散射中心像；

步骤d中，S_21目标与σ_θ进行整合变换的过程如下：

S_21目标为一个二维数组，其坐标分别为频率以及角度，每一个数据为复数数据；

σ_θ为一个二维数组，其坐标分别为频率以及角度，每一个数据为实数数据；

为了对S_21目标定标，采用获取到的相同角度与相同频率下的σ_θ的幅度数值对S_21目标进行归一化处理，将变换之后的S_{21目标-定标}进行卷积-反投影运算，得到目标定标之后的散射中心像。