CN108717181B - 一种新型室外场静态rcs前置联动标校测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型室外场静态RCS前置联动标校测试方法，主要包括前置定标体测试，将标校定标体放置于目标定标体前，分别测量标校定标体和目标定标体的回波功率；建立标校定标体和目标定标体的传递校准关系；撤走目标定标体，将待测目标架设在目标测试位处；标校计算出待测目标的RCS测量值。本发明通过前置标校的方法解决了替代定标法来回交替架设目标和标准体造成的工作量、时间、安全隐患以及成本问题；本发明通过联动标校的测试处理方法，可以消除实际测试场中由于不同距离处场强分布比例关系非理想所带来的定标误差，极大地提升了试验的效率和精度，有利于保障科研生产任务的按时按质完成。

Description

一种新型室外场静态RCS前置联动标校测试方法

技术领域

本发明属于雷达目标散射特性测试的技术领域，具体涉及一种新型室外场静态RCS前 置联动标校测试方法。

背景技术

现代无线电技术和雷达探测技术的迅猛发展，极大地增强了战争中搜索和跟踪目标的能 力，传统的作战武器所受到的威胁越来越大。降低目标的可探测特性已经成为提高生存能力、 获取不对称作战优势必不可少的重要手段。

而目标低可探测特性能力的研制改进，离不开反复叠代的优化验证试验，室外场静态测 试是当前国内外大尺寸全实物雷达目标特性检测的一种比较常用的方法。

根据GJB 5027-2003《室外场雷达目标散射特性测试方法》的描述，对导弹、卫星、飞机、 舰船、车辆、靶标等目标的RCS(Radar Cross-section，雷达散射截面，缩写RCS)测量的 原理基础是雷达方程。而标校则采用替代定标法，也称比较法，即采用一个已经知悉散射 截面积的标准体与被测试目标相比较的方法来测试目标的散射截面积。其中雷达方程表述 如下：

其中：P_r：接收信号的功率；P_t：发射信号的功率；G_t：发射天线功率增益；G_r：接收天线功率增益；λ：波长；σ：雷达散射截面积；R：雷达作用距离。

按照GJB 5027-2003，测试过程如下：

第一步：如图1所示，放置定标体，对定标体进行测试，对定标体进行测量，获取定标 体的回波功率P_rc，满足关系式：

第二步：如图2所示，用待测目标替换定标体，对待测目标进行测试，在相同的测试距 离R、相同的测试条件和状态参数下，对待测目标进行测量，获取目标回波的功率P_rt，满足 关系式：

第三步：计算得到目标RCS值，根据公式1-3得到：

式中：σ_c为定标体RCS值，可精确算得到。由式(5)可知，通过在相同条件下分别测量 待测目标的反射回波功率以及标准体的反射回波功率，再经过计算，就可以得到待测目标的 RCS值。

综上所述，在试验时需要在测试位将目标与标准体来回替换分别测试。在实际测试时， 由于目标尺寸较大，重量较大，对实物状态目标的安全性要求高，来回交替架设目标和标准 体会造成试验工作量大、时间耗费大、安全隐患大、试验保障成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型室外场静态RCS前置联动标校测试方法，本发明通过 前置标校的方法解决了替代定标法来回交替架设目标和标准体造成的工作量、时间、安全 隐患以及成本问题；本发明通过联动标校的测试处理方法，可以消除实际测试场中由于不 同距离处场强分布比例关系非理想所带来的定标误差，极大地提升了试验的效率和精度， 有利于保障科研生产任务的按时按质完成。

本发明主要通过以下技术方案实现：一种新型室外场静态RCS前置联动标校测试方法， 主要包括以下步骤：

步骤S101：前置定标体测试，将标校定标体放置于目标定标体前，分别测量标校定标 体和目标定标体的回波功率；

步骤S102：根据标校定标体和目标定标体的回波功率，建立标校定标体和目标定标体 的传递校准关系，即确立标校区和目标区场的量化关系；

步骤S103：撤走目标定标体，将待测目标架设在目标测试位处；分别测量标校定标体 和待测目标的回波功率；将步骤S102中得到的传递关系应用于待测目标，标校计算出待测 目标的RCS测量值：

其中D_t为待测目标的回波功率，D_c为标校定标体的回波功率，σ_c为目标定标体的RCS 值。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤S102中标校定标体放置在目标区之前， 目标定标体放置在目标区中心，所述目标定标体与待测目标高度相同。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤S102中标校定标体和目标定标体传递校 准关系系数如下：

其中D_tc为待测目标的回波功率。

本发明通过前置标校的方法解决了替代定标法来回交替架设目标和标准体造成的工作 量、时间、安全隐患以及成本问题，具体技术方案如下：

第一步：前置定标体测试；将定标体放置于待测目标前，测试信号回波功率；

第二步：通过计算得到目标RCS值：

在自由空间场中，根据式(1)雷达方程描述，电磁波场强分布与距离成严格的比例关系。 即在RCS自由空间场测量中，相同目标的回波强度与距离的四次方成反比，因此可以对不同 距离的测量结果进行补偿修正。

假设定标体的RCS为σ_c，距离补偿目标RCS处理算法如下：

1)、以目标位置R₀为中心截取目标区数据，得到目标回波数据P₀。

2)、对前置位置R₁处的定标球采样数据作处理，得到定标球回波数据P₁。

3)、根据雷达方程，将自由空间场中R₁处定标体的反射功率值等效至目标位距离R0处， 得到等效目标位定标体回波功率：

4)、根据式(5)得到待测目标RCS值：

由式(5)和式(6)可知，自由空间场中前置标校法和目标测试位原位定标法的相差因 子为测试距离变化引起的

在前置标校法实际的室外测试场应用中，由于地平场地面反射作用的存在，空间中的场 强分布并不均匀，即前置标校第一步中前置定标处的场强分布与目标位处的场强分布并不是 理想的距离比例关系。如果简单地按照自由空间场中的距离比例关系进行补偿修正，可能会 导致定标误差，从而带来目标RCS测量误差。

因此本发明在前置标校法基础上又进行了进一步改进，采用了新型前置联动标校测试方 法。具体技术方案如下：

第一步：标校定标体和目标定标体测试，建立传递校准关系

选用两个RCS值一样(也可以不一样，RCS值一样更便于计算)的定标体分别用做标校 定标体和目标定标体。

标校定标体和目标定标体的摆放位置关系示意如图4。标校定标体摆放在目标区之前， 目标定标体放置在目标区中心(目标定标体与待测目标中心保持相同的高度)。分别测量标校 定标体和目标定标体的回波功率，通过测量的结果建立传递校准关系，即确立标校区和目标 区场的量化关系。

第二步：标校定标体和待测目标测试

撤走目标定标体，将待测目标架设在目标测试位处。分别测量标校定标体和待测目标的 回波功率，如图4所示。

第三步：将第一步中得到的传递关系应用于待测目标，标校计算出待测目标的RCS测量 值。

具体算法过程如下：

目标距离：R0，

前置标校定标体距离：R1，

目标定标体RCS：σ_c，

第一步中测量获取的数据为：

标校定标体回波功率：D_c，

目标定标体回波功率：D_tc，

标校定标体和目标定标体传递校准关系系数：

(标校定标体和目标定标体的RCS值一样，通过传递校准关系系数s可以直接换算)

第二步测量获取的数据为：

标校定标体回波功率：D_c′(环境和系统稳定的情况下，D_c′＝D_c)，

待测目标回波功率：D_t，

目标RCS计算公式为：

公式(7)即为前置联动标校测试方法RCS计算公式。

本发明的有益效果：

本发明通过前置标校的方法解决了替代定标法来回交替架设目标和标准体造成的工作 量、时间、安全隐患以及成本问题；本发明通过联动标校的测试处理方法，可以消除实际测 试场中由于不同距离处场强分布比例关系非理想所带来的定标误差，极大地提升了试验的效 率和精度，有利于保障科研生产任务的按时按质完成。

附图说明

图1为现有技术中定标体测试的示意图；

图2为被测目标测试的示意图；

图3为标校定标体与目标定标体的测试示意图；

图4为标校定标体与待测目标的测试示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种新型室外场静态RCS前置联动标校测试方法，如图3、图4所示，主要包括以下步骤：

步骤S101：前置定标体测试，将标校定标体放置于目标定标体前，分别测量标校定标 体和目标定标体的回波功率；

步骤S102：根据标校定标体和目标定标体的回波功率，建立标校定标体和目标定标体 的传递校准关系，即确立标校区和目标区场的量化关系；

步骤S103：撤走目标定标体，将待测目标架设在目标测试位处；分别测量标校定标体 和待测目标的回波功率；将步骤S102中得到的传递关系应用于待测目标，标校计算出待测 目标的RCS测量值：

其中D_t为待测目标的回波功率，D_c为标校定标体的回波功率，σ_c为目标定标体的RCS 值。

如图1、图2所示，现有技术中在试验时需要在测试位将目标与标准体来回替换分别测 试。在实际测试时，由于目标尺寸较大，重量较大，对实物状态目标的安全性要求高，来 回交替架设目标和标准体会造成试验工作量大、时间耗费大、安全隐患大、试验保障成本 高的问题。

本发明通过前置标校的方法解决了替代定标法来回交替架设目标和标准体造成的工作 量、时间、安全隐患以及成本问题；本发明通过联动标校的测试处理方法，可以消除实际 测试场中由于不同距离处场强分布比例关系非理想所带来的定标误差，极大地提升了试验 的效率和精度，有利于保障科研生产任务的按时按质完成。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进行优化，所述步骤S102中标校定标体放置在目标区 之前，目标定标体放置在目标区中心，所述目标定标体与待测目标高度相同。

所述步骤S102中标校定标体和目标定标体传递校准关系系数如下：

其中D_tc为待测目标的回波功率。

本发明通过前置标校的方法解决了替代定标法来回交替架设目标和标准体造成的工作 量、时间、安全隐患以及成本问题；本发明通过联动标校的测试处理方法，可以消除实际 测试场中由于不同距离处场强分布比例关系非理想所带来的定标误差，极大地提升了试验 的效率和精度，有利于保障科研生产任务的按时按质完成。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据 本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范 围之内。

Claims (2)

1.一种新型室外场静态RCS前置联动标校测试方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤S101：前置定标体测试，将标校定标体放置于目标定标体前，分别测量标校定标体和目标定标体的回波功率；

步骤S102：根据标校定标体和目标定标体的回波功率，建立标校定标体和目标定标体的传递校准关系，即确立标校区和目标区场的量化关系；

步骤S103：撤走目标定标体，将待测目标架设在目标测试位处；分别测量标校定标体和待测目标的回波功率；将步骤S102中得到的传递校准关系应用于待测目标，标校计算出待测目标的RCS测量值：

（4）

其中

为待测目标的回波功率，

为标校定标体的回波功率，

为目标定标体的RCS值；

：标校定标体回波功率；

所述步骤S102中标校定标体和目标定标体传递校准关系系数如下：

其中

为待测目标的回波功率。

2.根据权利要求1所述的一种新型室外场静态RCS前置联动标校测试方法，其特征在于，所述步骤S102中标校定标体放置在目标区之前，目标定标体放置在目标区中心，所述目标定标体与待测目标高度相同。

Images