CN113050061A - 一种rcs测量背景电平对消处理方法及装置 - Google Patents

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CN113050061A CN202110339070.XA CN202110339070A CN113050061A CN 113050061 A CN113050061 A CN 113050061A CN 202110339070 A CN202110339070 A CN 202110339070A CN 113050061 A CN113050061 A CN 113050061A
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Abstract

本发明涉及一种RCS测量背景电平对消处理方法及装置，该方法包括：基于RCS测量系统测量目标区域对应的背景杂波信号；将定标体置于定标支架并进行定标测量，获取第一定标体回波信号；对背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号；将待测目标置于目标支架并进行测量，获取目标回波信号；将定标体置于定标支架并进行定标测量，获取第二定标体回波信号；对目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号；进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标RCS结果。本发明消除了RCS测量系统发射功率和接收增益漂移等因素对背景电平对消效果的影响，背景电平抑制效果好，有利于提高RCS测量精度。

Description

一种RCS测量背景电平对消处理方法及装置
技术领域
本发明涉及RCS测量技术领域，尤其涉及一种RCS测量背景电平对消处理方法及装置。
背景技术
在测量目标RCS时，背景杂波与目标回波经常混叠在一起进入接收机，直接影响RCS测量系统的测量能力及测量精度等核心指标性能，为此，需对RCS测量背景电平进行处理。
目前，通常的背景电平抑制处理方法是：架设目标前，先测量目标区纯背景电平信号Sc(t)，然后架设目标，测量其回波信号St(t)，两信号相减，St(t)-Sc(t)，即可得到消除背景电平后的目标回波信号。上述背景电平处理方法，在理论上可以较好地抑制杂波对RCS测量性能影响，但受RCS测量系统发射功率和接收增益漂移影响，实际上对消效果通常有限。因此，需要提供一种不受RCS测量系统发射功率和接收增益漂移影响的背景电平处理方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种不受RCS测量系统发射功率和接收增益漂移影响的背景电平处理方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种RCS测量背景电平对消处理方法，包括如下步骤：
S1、在同一直线上设置RCS测量系统的天线、定标支架和目标支架，所述目标支架位于目标区域下，用于架设待测目标，所述定标支架用于架设定标体；
S2、基于RCS测量系统，在不放置待测目标的情况下，测量目标区域对应的背景杂波信号；
S3、将定标体置于所述定标支架并进行定标测量，获取第一定标体回波信号；
S4、基于所述第一定标体回波信号对所述背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)；
S5、将待测目标置于所述目标支架并进行测量，获取目标区域对应的目标回波信号；
S6、将所述定标体置于所述定标支架并进行定标测量，获取第二定标体回波信号；
S7、基于所述第二定标体回波信号对所述目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)；
S8、对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标RCS结果S3(t)。
优选地，所述步骤S4中，基于所述第一定标体回波信号对所述背景杂波信号进行定标处理，表达式为：
Figure BDA0002998794280000021
其中，t表示时间，Sc(t)表示背景杂波信号，
Figure BDA0002998794280000022
表示第一定标体回波信号，R0表示所述定标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离，R表示目标区域的中心与RCS测量系统的天线口面之间的距离，σ0表示所述定标体的理论RCS值。
优选地，所述步骤S7中，基于所述第二定标体回波信号对所述目标回波信号进行定标处理，表达式为：
Figure BDA0002998794280000023
其中，St(t)表示目标回波信号，
Figure BDA0002998794280000024
表示第二定标体回波信号。
优选地，所述步骤S8中，对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，表达式为：
Figure BDA0002998794280000031
优选地，所述定标支架、所述目标支架采用泡沫支架或低散射金属支架。
优选地，所述定标体采用标准柱或标准球，RCS量级与待测目标RCS的量级相当。
优选地，所述步骤S1中，依次设置RCS测量系统、定标支架和目标支架时，所述RCS测量系统的天线距地面的高度hm、所述定标支架距地面的高度h0，以及所述定标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离R0满足地平场公式：λR0＝4hmh0；
所述RCS测量系统的天线距地面的高度hm、所述目标支架距地面的高度h，以及所述目标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离R满足地平场公式：λR＝4hmh；
其中λ为所述RCS测量系统的工作波长。
本发明还提供了一种RCS测量背景电平对消处理装置，包括：
背景杂波模块，用于获取RCS测量系统在不放置待测目标的情况下，测量得到的目标区域对应的背景杂波信号；
第一定标模块，用于获取RCS测量系统在放置定标体的情况下，测量得到的第一定标体回波信号；
第一处理模块，用于基于所述第一定标体回波信号对所述背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)；
目标回波模块，用于获取RCS测量系统在放置待测目标的情况下，测量得到的目标区域对应的目标回波信号；
第二定标模块，用于获取RCS测量系统在放置定标体的情况下，测量得到的第二定标体回波信号；
第二处理模块，用于基于所述第二定标体回波信号对所述目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)；
背景对消模块，用于对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标RCS结果S3(t)。
优选地，所述基于所述第一定标体回波信号对所述背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)，表达式为：
Figure BDA0002998794280000041
其中，t表示时间，Sc(t)表示背景杂波信号，
Figure BDA0002998794280000042
表示第一定标体回波信号，R0表示所述定标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离，R表示目标区域的中心与RCS测量系统的天线口面之间的距离，σ0表示所述定标体的理论RCS值；
基于所述第二定标体回波信号对所述目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)，表达式为：
Figure BDA0002998794280000043
其中，St(t)表示目标回波信号，
Figure BDA0002998794280000044
表示第二定标体回波信号。
优选地，所述背景对消模块对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，表达式为：
Figure BDA0002998794280000045
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种RCS测量背景电平对消处理方法及装置，本发明通过对背景杂波和目标回波分别进行定标处理，消除了RCS测量系统发射功率和接收增益漂移的影响，背景电平对消抑制效果好，对弱小目标的RCS测量灵敏度和精度指标性能提升明显。
附图说明
图1是本发明实施例中一种RCS测量背景电平对消处理方法步骤示意图；
图2是本发明实施例中背景杂波测量示意图；
图3是本发明实施例中目标测量示意图；
图4是本发明实施例中一种RCS测量背景电平对消处理装置结构示意图。
图中：1：天线；2：待测目标；3：定标体；4：定标支架；5：目标支架；
100：背景杂波模块；200：第一定标模块；300：第一处理模块；400：目标回波模块；500：第二定标模块；600：第二处理模块；700：背景对消模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种RCS测量背景电平对消处理方法，包括如下步骤：
S1、在同一直线上设置RCS测量系统的天线1、定标支架4和目标支架5，目标支架5位于待测量的目标区域下，用于架设待测目标2，定标支架4位于RCS测量系统的天线1与目标支架5之间，或定标支架4位于目标支架5后侧(即远离RCS测量系统的天线1的一侧)，用于架设定标体3。
若定标支架4架设在天线1与目标支架5之间，则定标支架4的高度应低于目标支架5，若定标支架4架设在目标支架5后面，则定标支架4的高度应高于目标支架5，避免造成遮挡。具体的架设高度可依据地平场公式进行确定。
S2、基于RCS测量系统，在不放置待测目标2的情况下，测量此时目标区域所对应的背景杂波信号Sc(t(。
S3、将定标体3置于定标支架4并进行定标测量，获取第一定标体回波信号
Figure BDA0002998794280000061
如图2所示。
上述步骤S2和步骤S3可同时进行或分时进行，若同时进行，则步骤S2中需将定标体3置于定标支架4，若分时进行，则可以选择是否将定标体3置于定标支架4。
S4、基于第一定标体回波信号
Figure BDA0002998794280000062
对背景杂波信号Sc(t(进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)。
S5、将待测目标2置于目标支架5并进行测量，获取此时目标区域所对应的目标回波信号St(t(。
S6、将定标体3置于定标支架4并进行定标测量，获取第二定标体回波信号
Figure BDA0002998794280000063
如图3所示。
上述步骤S5和步骤S6可同时进行或分时进行，若同时进行，则步骤S5中无需移除定标体3，步骤S6中可保留待测目标2，若分时进行，则步骤S5中可以选择是否移除定标体3，步骤S6中可以选择是否保留待测目标2。
S7、基于第二定标体回波信号
Figure BDA0002998794280000064
对目标回波信号St(t(进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)。
S8、对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标RCS结果S3(t)。
优选地，步骤S4中，基于第一定标体回波信号
Figure BDA0002998794280000065
对背景杂波信号Sc(t(进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)，表达式为：
Figure BDA0002998794280000066
其中，t表示时间，Sc(t)表示背景杂波信号，
Figure BDA0002998794280000067
表示第一定标体回波信号，R0表示定标支架4与RCS测量系统的天线口面之间的距离，也即定标测量时定标体3与RCS测量系统的天线口面之间的距离，R表示目标区域的中心与RCS测量系统的天线口面之间的距离，σ0表示定标体3的理论RCS值。
优选地，步骤S7中，基于第二定标体回波信号
Figure BDA0002998794280000071
对目标回波信号St(t)进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)，表达式为：
Figure BDA0002998794280000072
其中，St(t)表示目标回波信号，
Figure BDA0002998794280000073
表示第二定标体回波信号。
进一步地，步骤S8中，对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标2RCS结果S3(t)，表达式为：
Figure BDA0002998794280000074
为减少干扰，优选地，定标支架4可采用泡沫支架或低金属支架，目标支架5可采用泡沫支架或低金属支架，以使得定标支架4、目标支架5引入的散射低于设定阈值。
优选地，定标体3采用标准柱或标准球，更优选采用RCS量级与待测目标2的RCS量级相当的定标体3。
优选地，步骤S1中，依次设置RCS测量系统、定标支架4和目标支架5时，RCS测量系统的天线1距地面的高度hm、定标支架4距地面的高度h0，以及定标支架4与RCS测量系统的天线1口面之间的距离R0满足地平场公式：λR0＝4hmh0。其中λ为RCS测量系统的工作波长。
进一步地，RCS测量系统的天线1距地面的高度hm、目标支架5距地面的高度h，以及目标支架5与RCS测量系统的天线1口面之间的距离R满足地平场公式：λR＝4hmh。
如图4所示，本发明还提供了一种RCS测量背景电平对消处理装置，包括：背景杂波模块100、第一定标模块200、第一处理模块300、目标回波模块400、第二定标模块500、第二处理模块600和背景对消模块700。具体地，其中：
背景杂波模块100用于获取RCS测量系统在不放置待测目标的情况下，测量此时得到的目标区域所对应的背景杂波信号；
第一定标模块200用于获取RCS测量系统在放置定标体的情况下，测量得到的第一定标体回波信号；
第一处理模块300用于基于第一定标体回波信号对背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)；
目标回波模块400用于获取RCS测量系统在放置待测目标的情况下，测量此时得到的目标区域所对应的目标回波信号；
第二定标模块500用于获取RCS测量系统在放置定标体的情况下，测量得到的第二定标体回波信号；
第二处理模块600用于基于第二定标体回波信号对目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)；
背景对消模块700用于对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标RCS结果S3(t)。
优选地，第一处理模块300基于第一定标体回波信号对背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)，表达式为：
Figure BDA0002998794280000081
其中，t表示时间，Sc(t)表示背景杂波信号，
Figure BDA0002998794280000082
表示第一定标体回波信号，R0表示定标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离，R表示目标区域的中心与RCS测量系统的天线口面之间的距离，σ0表示定标体的理论RCS值。
进一步地，第二处理模块600基于第二定标体回波信号对目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)，表达式为：
Figure BDA0002998794280000091
其中，St(t)表示目标回波信号，
Figure BDA0002998794280000092
表示第二定标体回波信号。
优选地，背景对消模块700对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标RCS结果S3(t)，表达式为：
Figure BDA0002998794280000093
优选地，背景杂波模块100、第一定标模块200、目标回波模块400和第二定标模块500获取相应的回波信号时，RCS测量系统的的天线、定标支架和目标支架依次设置，目标支架位于目标区域下，用于架设待测目标，定标支架位于RCS测量系统的天线与目标支架之间，用于架设定标体。
进一步地，背景杂波模块100、第一定标模块200、目标回波模块400和第二定标模块500获取相应的回波信号时，RCS测量系统的天线距地面的高度hm、定标支架距地面的高度h0，以及定标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离R0满足地平场公式：λR0＝4hmh0；RCS测量系统的天线距地面的高度hm、目标支架距地面的高度h，以及目标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离R满足地平场公式：λR＝4hmh；其中λ为RCS测量系统的工作波长。
以上各实施例中，硬件模块可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件模块可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件模块还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种RCS测量背景电平对消处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在同一直线上设置RCS测量系统的天线、定标支架和目标支架，所述目标支架位于目标区域下，用于架设待测目标，所述定标支架用于架设定标体；
S2、基于RCS测量系统，在不放置待测目标的情况下，测量目标区域对应的背景杂波信号；
S3、将定标体置于所述定标支架并进行定标测量，获取第一定标体回波信号；
S4、基于所述第一定标体回波信号对所述背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)；
S5、将待测目标置于所述目标支架并进行测量，获取目标区域对应的目标回波信号；
S6、将所述定标体置于所述定标支架并进行定标测量，获取第二定标体回波信号；
S7、基于所述第二定标体回波信号对所述目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)；
S8、对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标RCS结果S3(t)。
2.根据权利要求1所述的RCS测量背景电平对消处理方法，其特征在于：
所述步骤S4中，基于所述第一定标体回波信号对所述背景杂波信号进行定标处理，表达式为：
Figure FDA0002998794270000011
其中，t表示时间，Sc(t)表示背景杂波信号，
Figure FDA0002998794270000024
表示第一定标体回波信号，R0表示所述定标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离，R表示目标区域的中心与RCS测量系统的天线口面之间的距离，σ0表示所述定标体的理论RCS值。
3.根据权利要求2所述的RCS测量背景电平对消处理方法，其特征在于：
所述步骤S7中，基于所述第二定标体回波信号对所述目标回波信号进行定标处理，表达式为：
Figure FDA0002998794270000021
其中，St(t)表示目标回波信号，
Figure FDA0002998794270000022
表示第二定标体回波信号。
4.根据权利要求3所述的RCS测量背景电平对消处理方法，其特征在于：
所述步骤S8中，对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，表达式为：
Figure FDA0002998794270000023
5.根据权利要求1所述的RCS测量背景电平对消处理方法，其特征在于：
所述定标支架、所述目标支架采用泡沫支架或低散射金属支架。
6.根据权利要求1所述的RCS测量背景电平对消处理方法，其特征在于：
所述定标体采用标准柱或标准球，RCS量级与待测目标RCS的量级相当。
7.根据权利要求1所述的RCS测量背景电平对消处理方法，其特征在于：
所述步骤S1中，依次设置RCS测量系统、定标支架和目标支架时，所述RCS测量系统的天线距地面的高度hm、所述定标支架距地面的高度h0，以及所述定标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离R0满足地平场公式：λR0＝4hmh0；
所述RCS测量系统的天线距地面的高度hm、所述目标支架距地面的高度h，以及所述目标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离R满足地平场公式：λR＝4hmh；
其中λ为所述RCS测量系统的工作波长。
8.一种RCS测量背景电平对消处理装置，其特征在于，包括：
背景杂波模块，用于获取RCS测量系统在不放置待测目标的情况下，测量得到的目标区域对应的背景杂波信号；
第一定标模块，用于获取RCS测量系统在放置定标体的情况下，测量得到的第一定标体回波信号；
第一处理模块，用于基于所述第一定标体回波信号对所述背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)；
目标回波模块，用于获取RCS测量系统在放置待测目标的情况下，测量得到的目标区域对应的目标回波信号；
第二定标模块，用于获取RCS测量系统在放置定标体的情况下，测量得到的第二定标体回波信号；
第二处理模块，用于基于所述第二定标体回波信号对所述目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)；
背景对消模块，用于对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，得到背景电平对消后的待测目标RCS结果S3(t)。
9.根据权利要求8所述的RCS测量背景电平对消处理装置，其特征在于：
所述基于所述第一定标体回波信号对所述背景杂波信号进行定标处理，得到定标后背景杂波信号S1(t)，表达式为：
Figure FDA0002998794270000041
其中，t表示时间，Sc(t)表示背景杂波信号，
Figure FDA0002998794270000042
表示第一定标体回波信号，R0表示所述定标支架与RCS测量系统的天线口面之间的距离，R表示目标区域的中心与RCS测量系统的天线口面之间的距离，σ0表示所述定标体的理论RCS值；
基于所述第二定标体回波信号对所述目标回波信号进行定标处理，得到定标后待测目标回波信号S2(t)，表达式为：
Figure FDA0002998794270000043
其中，St(t)表示目标回波信号，
Figure FDA0002998794270000044
表示第二定标体回波信号。
10.根据权利要求9所述的RCS测量背景电平对消处理装置，其特征在于：
所述背景对消模块对定标后待测目标回波信号S2(t)和定标后背景杂波信号S1(t)进行矢量相减，表达式为：
Figure FDA0002998794270000045
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