CN112083413B - 一种雷达波隐身武器装备维护测试方法 - Google Patents

一种雷达波隐身武器装备维护测试方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，其包括：目视检查被测目标表面可能存在的隐身缺陷，确定隐身缺陷所在区域并编号；对被测目标隐身缺陷所在区域进行现场的近场测量，经处理后得到远场二维成像结果；用所得到的远场二维成像结果，替换隐身武器装备整体二维像基准数据库中目标整体像的对应区域，得到局部替换后的被测目标整体像，并对其反演RCS得到局部替换后的被测目标整体RCS,并进行评估以确定是否进行局部RCS反演，如需反演，则进一步对局部RCS结果进行评估确定维修优先级。通过该方法，可探测、识别和定位隐身武器装备可能存在的RCS缺陷，定量评估局部缺陷对整体RCS的影响，使得维护测试工作更具针对性、有效性，显著降低维护测试成本，缩短检测周期，提高维护测试效率。

Description

一种雷达波隐身武器装备维护测试方法
技术领域
本发明专利涉及隐身武器装备RCS测量技术领域，更具体的说，涉及一种雷达波隐身武器装备维护测试方法。
背景技术
近年来，随着雷达波隐身技术的日趋成熟及其在军用装备上的广泛应用，陆续有隐身武器装备列装部队。
在隐身武器装备使用过程中，隐身武器装备表面随着使用或自然磨损而发生变化，比如武器装备上的材料、武器装备外部结构上的台阶、缝隙等，即使在武器装备出厂时能够保持一个较好的状态，在使用一段时间后，都有可能发生变化，从而导致武器装备整体隐身性能的恶化。因此，为保持或恢复隐身武器装备的隐身性能，需要定期对隐身武器装备的电磁散射特性进行维护测试，确保其始终满足指标要求。
在隐身武器装备日常使用过程中，如何更好地对其局部隐身缺陷进行维护测试，是摆在隐身武器装备使用维护人员面前现实而迫切的课题。隐身武器装备局部隐身缺陷的维护、维修是关系到其实际作战效果的关键因素。
雷达散射截面(RCS)是表征目标电磁散射特征的重要指标，通过在各姿态角位置对被测目标进行RCS测试，可确定目标的电磁散射特征，进而确定目标的雷达波隐身性能。隐身武器装备的雷达波隐身性能受多种因素的制约，无法简单地通过视觉来判断，必须利用目标RCS测量系统，结合相应的数据处理算法获取目标RCS值。
获取目标RCS的测量方法主要有紧缩场测试、室外场静态测试、室外场动态测试和整机近场测试。其中，紧缩场测试环境静区小、目标重量受限，适用于缩比模型、全尺寸隐身武器装备部件目标测试；室外场静态测试场地占地大、费用高、易受干扰，适用于设计阶段的全尺寸隐身武器装备模型测试；室外场动态测试试验成本高、目标姿态无法精确控制、数据重复性差，适用于生产阶段真实隐身武器装备测试，无法诊断缺陷位置；整机近场测试场地建设费用贵、布局少，对测量环境要求高，测试效率较低。上述四种测量方法，总体而言,对硬件要求高、对测量环境要求高、建设投入大、周期长、测量场地相对固定，无法满足一线用户对隐身武器装备日常隐身性能现场维护的需求：部署机动灵活，环境适应性好，维护测试方便快捷。
因此，为实现隐身武器装备实际使用环境条件下，对隐身武器装备局部缺陷开展现场维护测试工作，急需开发一种有效的、可应用于工程实践的隐身武器装备局部隐身缺陷维护测试相关的技术及方法。
发明内容
为填补国内在隐身武器装备维护测试技术、方法，尤其是隐身武器装备局部隐身缺陷维护测试技术、方面的空白，本申请提出了一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，其基本原理在于：目标的整体电磁散射特征是由目标上各个局部电磁散射特征综合而成的，通过对隐身武器装备局部电磁散射特征进行检测来反演其对整体电磁散射特性的影响,从而为现场维护提供指导。局部电磁散射特征的检测相对较为简单，对场地环境要求较低，可极大地降低维护成本，缩短检测周期，适用于隐身武器装备的日常使用维护。
具体的，一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，包括如下步骤：
S101、目视检查：查找被测目标表面可能存在的隐身缺陷或疑似隐身缺陷，确定隐身缺陷所在区域，并对隐身缺陷所在区域进行编号；
S102、局部成像测量：使用测试设备对步骤S101确定的被测目标隐身缺陷所在区域，根据步骤S101标记的序号逐个分别进行现场的近场测量，经处理后得到远场二维成像结果；
S103、图像局部替换：利用步骤S102得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域远场二维成像结果，逐个替换隐身武器装备整体二维像基准数据库中目标整体像的对应区域，得到局部替换后的被测目标整体像；
S104、目标RCS反演：对步骤S103得到的、局部替换后的被测目标整体像反演RCS，得到局部替换后的被测目标整体RCS；
S105、反演结果评估：将步骤S104得到的、局部替换后的被测目标整体RCS结果与隐身武器装备整机RCS基准数据库中的目标RCS结果比对，评估被测目标隐身缺陷对整体RCS的影响，如果评估结果为合格，则结束本次维护测试；否则，转入步骤106；
S106、局部RCS反演：对步骤S102得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域成像结果逐个进行RCS反演，得到一个或多个被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS；
S107、局部反演结果评估：将步骤S106得到的被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果，与局部RCS基准数据库中对应区域局部RCS结果比对，评估隐身缺陷对该区域局部RCS的影响，如果评估结果为合格，则结束本次维护测试；否则，转入步骤S108；
S108、确定维修优先级。
进一步，在步骤S102中，对于所获得的近场测量的结果，使用近场成像算法得到缺陷区域的近场二维成像，再通过近远场转换算法由近场二维成像结果得到远场二维成像结果。
进一步，在步骤S102中，对远场二维成像结果使用空间滤波器滤除待评估缺陷区域以外的信号，得到经滤波的缺陷区域成像结果并保存。
进一步，所述远场二维成像结果的数据包含完整的幅度、相位、中心点坐标。
进一步，RCS反演是指由目标像获得目标RCS结果，通过每个散射源形成的散射场矢量叠加，获得目标总体的散射场结果。
进一步，在步骤S105中，所述评估结果为合格是指，被测目标隐身缺陷对整体RCS的影响小于最大允许规定值。
进一步，在步骤S107中，所述评估结果为合格是指，被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中相对应区域局部RCS结果偏离小于最大允许规定值。
进一步，在步骤S108中，根据被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中对应区域的局部RCS结果偏离程度大小，确定该隐身缺陷维护修理优先级别。
本申请还提出了一种快速雷达波隐身武器装备维护测试方法，包括如下步骤：
S201、目视检查：查找被测目标表面可能存在的隐身缺陷或疑似隐身缺陷，确定隐身缺陷所在区域，并对隐身缺陷所在区域进行编号；
S202、局部成像测量：使用测试设备对步骤S201确定的被测目标隐身缺陷所在区域，根据步骤S201标记的序号逐个分别进行现场的近场测量，经处理后得到远场二维成像结果；
S203、局部RCS反演：对步骤S202得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域成像结果逐个进行RCS反演，得到一个或多个被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS；
S204、局部反演结果评估：将步骤S203得到的被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果，与局部RCS基准数据库中对应区域局部RCS结果比对，评估隐身缺陷对该区域局部RCS的影响，如果评估结果为合格，则结束本次维护测试；否则，转入步骤S205；
S205、确定维修优先级。
进一步，在步骤S204中，所述评估结果为合格是指，被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中相对应区域局部RCS结果偏离小于最大允许规定值；在步骤S205中，根据被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中对应区域的局部RCS结果偏离程度大小，确定该隐身缺陷维护修理优先级别。
通过上述步骤，能够在场地要求较宽松的条件下获取被测目标的高分辨率二维散射源分布图像，由此可探测、识别和定位被测目标可能存在的一个或多个RCS缺陷或潜在RCS缺陷，定量评估某一局部隐身缺陷对目标整体RCS的影响，使得隐身武器装备维护测试工作更具有针对性、有效性。通过该方法，可显著降低隐身武器装备维护测试成本，缩短检测周期，提高维护测试效率。本申请提出的一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，测试设备探头与被测目标隐身缺陷间的距离不受远场条件限制，属于近场现场测试，对场地大小和环境要求较为宽松。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种雷达波隐身武器装备维护测试方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的一种快速雷达波隐身武器装备维护测试方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例中的被测目标为雷达波隐身武器装备，该隐身武器装备已根据隐身武器装备强散射源分布特征完成隐身武器装备测量区域划分(水平面)，并建有隐身武器装备整机RCS基准数据库、各测量区域局部RCS基准数据库以及隐身武器装备整体二维像基准数据库。
图1示出了本发明实施例提供的一种雷达波隐身武器装备维护测试方法流程图，该方法包括如下步骤：
S101、目视检查。维护人员对被测目标表面进行目视检查，查找被测目标可能存在的隐身缺陷或疑似隐身缺陷，确定隐身缺陷所在区域，并对隐身缺陷所在区域进行编号。
S102、局部成像测量。使用测试设备对步骤S101确定的被测目标隐身缺陷所在区域，根据步骤S101标记的序号逐个分别进行现场的近场测量，使用近场成像算法得到缺陷区域的近场二维成像，再通过近远场转换算法由近场二维成像结果得到远场二维成像结果。根据实际情况，可以对远场二维成像结果使用空间滤波器滤除待评估缺陷区域以外的信号，得到经滤波的缺陷区域成像结果并保存，供后续进行目标整体RCS反演使用。用于RCS反演的二维像数据须包含完整的幅度、相位、中心点坐标等信息。本步骤中所涉及的近场成像算法和近远场转换算法均可采用现有成熟算法。
S103、图像局部替换。利用步骤S102得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域成像结果，逐个替换隐身武器装备整体二维像基准数据库中目标整体像的对应区域，得到局部替换后的被测目标整体像。
S104、目标RCS反演。目标RCS反演是由目标像获得目标RCS结果，为成像的逆过程，通过每个散射源形成的散射场矢量叠加，获得目标总体的散射场结果。对步骤S103得到的、局部替换后的被测目标整体像反演RCS，得到局部替换后的被测目标整体RCS。
具体为，对于空间任意一个散射点，其散射场S(k,r)可表示为：
其中，k为空间波长数，r为目标RCS测量系统发射的电磁波经散射源返回目标RCS测量系统探头所经过的路径长度，则散射源的集合ψ(r′)所形成散射场V(K,R)，为每个散射点的散射场的矢量叠加，即：
S105、反演结果评估。将步骤S104得到的、局部替换后的被测目标整体RCS结果与隐身武器装备整机RCS基准数据库中的目标RCS结果比对，评估被测目标隐身缺陷对整体RCS的影响。如评估结果为合格，即被测目标隐身缺陷对整体RCS的影响小于最大允许规定值，则结束本次维护测试；否则，转入步骤106；
S106、局部RCS反演。如步骤S105判定局部替换后的被测目标整体RCS结果不合格，则对步骤S102得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域成像结果逐个进行RCS反演，得到一个或多个被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS。
S107、局部反演结果评估。将步骤S106得到的被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果，与局部RCS基准数据库中对应区域局部RCS结果比对，评估隐身缺陷对该区域局部RCS的影响。如评估结果为合格，即被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中相对应区域局部RCS结果偏离小于最大允许规定值，则结束本次维护测试；否则，转入步骤108；
S108、确定维修优先级。如步骤S107对被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS评估结果判定为不合格，则根据被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中对应区域的局部RCS结果偏离程度大小，确定该隐身缺陷维护修理优先级别。
在隐身武器装备局部隐身缺陷维护测试过程中，先根据步骤S105、步骤S107的评估结果，按照目标隐身缺陷对整体RCS的影响程度进行排序，确定该隐身缺陷维护修理优先级别，然后有针对性、有重点地对影响程度高的隐身缺陷优先进行维护、维修。
由于隐身武器装备整机RCS基准数据库数据的密级较高，其数据一般存储在基地级服务器上，维护测试人员在现场对隐身武器装备隐身缺陷部位完成测试，向基地提出比对申请，批准后提交测试结果，由基地级服务器完成数据处理，返回处理结果。而隐身武器装备测量区域局部RCS基准数据库数据的密级相对较低，维护测试人员在现场更易获得。因此，为简化测试流程，节省计算时间，提高测量效率，本发明同时提出了一种快速雷达波隐身武器装备维护测试方法，其流程如图2所示，包括如下步骤：
S201、目视检查。维护人员对被测目标表面进行目视检查，查找被测目标可能存在的隐身缺陷或疑似隐身缺陷，确定隐身缺陷所在区域，并标记。
S202、局部成像测量。使用测试设备对隐身缺陷所在区域，按照步骤S201标记的序号逐个分别进行现场的近场测量，使用近场成像算法得到缺陷区域的近场二维成像，再通过近远场转换算法由近场二维成像结果得到远场二维成像结果。根据实际情况，可以对远场二维成像结果使用空间滤波器滤除待评估缺陷区域以外的信号，得到经滤波的缺陷区域成像结果并保存，供后续进行目标整体RCS反演使用；
S203、局部RCS反演。对步骤S202得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域成像结果反演RCS，得到被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS。
S204、局部反演结果评估。将步骤S203得到的被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果，与局部RCS基准数据库中对应区域局部RCS结果比对，评估隐身缺陷对该区域局部RCS的影响。如评估结果为合格，即被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中相对应区域局部RCS结果偏离小于最大允许规定值，则结束本次维护测试；否则，转入步骤S205；
S205、确定维修优先级。如步骤S204对被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果判定为不合格，则根据被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中对应区域的局部RCS结果偏离程度大小，确定该隐身缺陷维护修理优先级别。
通过该方法，负责隐身武器装备日常维护修理的机务人员可确定该隐身武器装备是否需要维修；判定已完成的维修是否成功地恢复了隐身武器装备的低电磁散射特性；探测、定位并评估隐身缺陷和潜在缺陷；修理完毕后，通过测量包围着隐身缺陷的区域以确认该隐身缺陷被正确地维护，从而达到降低维护测试成本、缩短检测周期、提高隐身武器装备维护测试效率的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，包括如下步骤：
S101、目视检查：查找被测目标表面可能存在的隐身缺陷或疑似隐身缺陷，确定隐身缺陷所在区域，并对隐身缺陷所在区域进行编号；
S102、局部成像测量：使用测试设备对步骤S101确定的被测目标隐身缺陷所在区域，根据步骤S101标记的序号逐个分别进行现场的近场测量，经处理后得到远场二维成像结果；
S103、图像局部替换：利用步骤S102得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域远场二维成像结果，逐个替换隐身武器装备整体二维像基准数据库中目标整体像的对应区域，得到局部替换后的被测目标整体像；
S104、目标RCS反演：对步骤S103得到的、局部替换后的被测目标整体像反演RCS，得到局部替换后的被测目标整体RCS；
S105、反演结果评估：将步骤S104得到的、局部替换后的被测目标整体RCS结果与隐身武器装备整机RCS基准数据库中的目标RCS结果比对，评估被测目标隐身缺陷对整体RCS的影响，如果评估结果为合格，则结束本次维护测试；否则，转入步骤106；
S106、局部RCS反演：对步骤S102得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域成像结果逐个进行RCS反演，得到一个或多个被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS；
S107、局部反演结果评估：将步骤S106得到的被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果，与局部RCS基准数据库中对应区域局部RCS结果比对，评估隐身缺陷对该区域局部RCS的影响，如果评估结果为合格，则结束本次维护测试；否则，转入步骤S108；
S108、确定维修优先级。
2.根据权利要求1的所述一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，其特征在于，在步骤S102中，对于所获得的近场测量的结果，使用近场成像算法得到缺陷区域的近场二维成像，再通过近远场转换算法由近场二维成像结果得到远场二维成像结果。
3.根据权利要求2的所述一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，其特征在于，在步骤S102中，对远场二维成像结果使用空间滤波器滤除待评估缺陷区域以外的信号，得到经滤波的缺陷区域成像结果并保存。
4.根据权利要求1、2或3的所述一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，所述远场二维成像结果的数据包含完整的幅度、相位、中心点坐标。
5.根据权利要求1的所述一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，其特征在于，RCS反演是指由目标像获得目标RCS结果，通过每个散射源形成的散射场矢量叠加，获得目标总体的散射场结果。
6.根据权利要求1的所述一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，其特征在于，在步骤S105中，所述评估结果为合格是指，被测目标隐身缺陷对整体RCS的影响小于最大允许规定值。
7.根据权利要求1的所述一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，其特征在于，在步骤S107中，所述评估结果为合格是指，被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中相对应区域局部RCS结果偏离小于最大允许规定值。
8.根据权利要求1的所述一种雷达波隐身武器装备维护测试方法，其特征在于，在步骤S108中，根据被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中对应区域的局部RCS结果偏离程度大小，确定该隐身缺陷维护修理优先级别。
9.一种快速雷达波隐身武器装备维护测试方法，包括如下步骤：
S201、目视检查：查找被测目标表面可能存在的隐身缺陷或疑似隐身缺陷，确定隐身缺陷所在区域，并对隐身缺陷所在区域进行编号；
S202、局部成像测量：使用测试设备对步骤S201确定的被测目标隐身缺陷所在区域，根据步骤S201标记的序号逐个分别进行现场的近场测量，经处理后得到远场二维成像结果；
S203、局部RCS反演：对步骤S202得到的一个或多个被测目标隐身缺陷区域成像结果逐个进行RCS反演，得到一个或多个被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS；
S204、局部反演结果评估：将步骤S203得到的被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果，与局部RCS基准数据库中对应区域局部RCS结果比对，评估隐身缺陷对该区域局部RCS的影响，如果评估结果为合格，则结束本次维护测试；否则，转入步骤S205；
S205、确定维修优先级。
10.根据权利要求9的所述一种快速雷达波隐身武器装备维护测试方法，其特征在于，在步骤S204中，所述评估结果为合格是指，被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中相对应区域局部RCS结果偏离小于最大允许规定值；在步骤S205中，根据被测目标隐身缺陷所在区域局部RCS结果与局部RCS基准数据库中对应区域的局部RCS结果偏离程度大小，确定该隐身缺陷维护修理优先级别。
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