CN113063991B - 一种紧缩场极化偏转角的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧缩场极化偏转角的检测方法及装置，该方法包括：对极化敏感标准目标进行单频点转角RCS测量，获取RCS实测曲线；在仿真软件中创建模型，用平面波代替紧缩场馈源，进行单频点转角RCS仿真，且在仿真过程中通过改变平面波的极化方向角度获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线；将RCS实测曲线分别与各条RCS仿真曲线进行比较，找到与RCS实测曲线最接近的RCS仿真曲线；若RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值，则得到紧缩场馈源的极化偏转角等于该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度。本发明提供了一种简单易行的紧缩场极化偏转角量化检测技术。

Description

一种紧缩场极化偏转角的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及目标探测技术领域，尤其涉及一种紧缩场极化偏转角的检测方法及装置。

背景技术

紧缩场技术作为模拟远场测量的重要手段，近些年正受到越来越广泛的关注。常用的紧缩场搭建于内壁贴覆吸波材料的屏蔽暗室内，通过初级馈源和反射面的共同作用，在暗室的特定区域内形成准平面波照射的测量区域(即静区)，待测目标即放置于该区域内。

由于紧缩场的工作原理类似于反射面天线，在对待测目标进行测量时，同样需要考虑极化偏转效应对测量结果的影响。通常来说，对于结构简单、边角较少的目标，其电磁特性对紧缩场极化不敏感，测量结果与紧缩场极化偏转角关系不大，比如球体、圆柱体等；但对于结构复杂、边角较多的目标，其电磁特性对紧缩场极化极其敏感，紧缩场微小的极化偏转角都会引起较大的测量偏差，比如飞行器、舰船等。鉴于当前紧缩场极化偏转理论研究尚不充分，迫切需要有效的量化检测手段，指导紧缩场极化偏转角的准确调整。

发明内容

本发明的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种极化偏转角的量化检测方法，以实现指导紧缩场极化偏转角准确调整，确保紧缩场测量精度达到指定要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种紧缩场极化偏转角的检测方法，包括如下步骤：

S1、在紧缩场静区内，对极化敏感标准目标进行单频点转角RCS测量，获取RCS实测曲线；

S2、根据所述极化敏感标准目标的尺寸，在仿真软件中创建模型，用平面波代替紧缩场馈源，进行与步骤S1中的测量条件相对应的单频点转角RCS仿真，且在仿真过程中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线；

S3、将所述RCS实测曲线分别与各条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线进行比较，找到与所述RCS实测曲线最接近的RCS仿真曲线；

S4、若所述RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值，则得到紧缩场馈源的极化偏转角等于该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度；否则返回步骤S2，并提高仿真的精度。

优选地，所述的紧缩场极化偏转角的检测方法还包括如下步骤：

S5、若该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度不为0°，则参照极化方向角度绕轴旋转紧缩场馈源，并返回步骤S1进行复测，直至所述RCS实测曲线与极化方向角度为0°的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值。

优选地，所述的紧缩场极化偏转角的检测方法还包括如下步骤：

S6、根据紧缩场的测量周期及使用频次，定期返回步骤S1进行复测。

优选地，所述极化敏感标准目标为三面角反射器。

优选地，所述步骤S1中，对极化敏感标准目标进行单频点转角RCS测量时，将所述三面角反射器置于紧缩场静区内，调整所述三面角反射器的姿态，使所述三面角反射器的角反口面垂直于来波方向，RCS测量系统调至设定频点，并设置转台的旋转角度，测量对应的RCS数据。

优选地，所述步骤S1中，设置转台的旋转角度，测量对应的RCS数据时，转台的扫角范围为±45°，扫描间隔为0.5°。

优选地，所述步骤S2中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线时，设置平面波的极化方向角度范围为0～90°，仿真精度设为间隔0.5°；

所述步骤S4中，若所述RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差超过设定阈值，则返回步骤S2，并将仿真精度设为间隔0.1°。

本发明还提供了一种紧缩场极化偏转角的检测装置，包括：

实测模块，用于获取极化敏感标准目标在紧缩场静区内进行单频点转角RCS测量的RCS实测曲线；

仿真模块，用于根据所述极化敏感标准目标的尺寸，在仿真软件中创建模型，以平面波代替紧缩场馈源，进行与单频点转角RCS测量条件相对应的单频点转角RCS仿真，且在仿真过程中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线；

比较模块，用于将所述RCS实测曲线分别与各条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线进行比较，找到与所述RCS实测曲线最接近的RCS仿真曲线；

评估模块，用于评估所述RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差，若偏差不超过设定阈值，则得到紧缩场馈源的极化偏转角等于该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度；否则调用所述仿真模块，并提高仿真的精度。

优选地，所述的紧缩场极化偏转角的检测装置还包括：

校准模块，用于生成指令并发送至紧缩场，若该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度不为0°，则参照极化方向角度，生成对应的指令使紧缩场馈源绕轴旋转，并调用所述实测模块进行复测，直至所述RCS实测曲线与极化方向角度为0°的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值。

优选地，所述的紧缩场极化偏转角的检测装置还包括：

监测模块，用于根据紧缩场的测量周期及使用频次，定期调用所述实测模块进行复测。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种紧缩场极化偏转角的检测方法及装置，本发明在保证馈源相位中心及仰角达到指定位置的前提下，以极化敏感标准目标的实测数据与理论仿真数据相结合的方式，对紧缩场馈源的极化偏转角进行量化检测，从而为紧缩场极化偏转角的准确调整提供依据，提高紧缩场测量精度。

附图说明

图1是本发明实施例中一种紧缩场极化偏转角的检测方法步骤示意图；

图2是本发明实施例中另一种紧缩场极化偏转角的检测方法步骤示意图；

图3是仿真过程创建的一个三面角反射器模型示意图；

图4是本发明实施例中一种紧缩场极化偏转角的检测装置结构示意图；

图5是本发明实施例中另一种紧缩场极化偏转角的检测装置结构示意图。

图中：100：实测模块；200：仿真模块；300：比较模块；400：评估模块；500：校准模块；600：监测模块。

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所示，本发明实施例提供的一种紧缩场极化偏转角的检测方法，包括如下步骤：

S1、在紧缩场静区内，对极化敏感标准目标进行单频点转角RCS测量，获取RCS实测曲线。

步骤S1中，在保证馈源相位中心及仰角达到指定位置的前提下，对极化敏感标准目标实物进行感兴趣的特定频点的转角RCS测量，选定的特定频点在紧缩场工作频率范围内即可。转角RCS测量对应一定的扫角范围，RCS实测曲线由各个旋转角度下对应的RCS实测数据组成。

S2、根据极化敏感标准目标的尺寸，在仿真软件中创建模型，用平面波代替紧缩场馈源，进行与步骤S1中单频点转角RCS测量条件相对应的单频点转角RCS仿真，且在仿真过程中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线。

步骤S2中，在仿真软件中创建极化敏感标准目标实物的模型，用平面波代替紧缩场馈源作为激励源，调整平面波与模型的相对位置关系，确保仿真与实测情形一致，通过仿真，获取多条在同样频点和扫角范围内，但馈源极化方向不同的RCS仿真曲线。

S3、将RCS实测曲线分别与各条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线进行比较，找到与RCS实测曲线最接近的RCS仿真曲线。

步骤S3中，将实测曲线与仿真曲线依次进行比较，直到找到与实测曲线基本相同的仿真曲线。

S4、若RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值，则得到紧缩场馈源的极化偏转角等于该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度；否则返回步骤S2，继续进行仿真，并提高仿真的精度，得到更多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线。

理想情况下，若存在与实测曲线完全一致的仿真曲线，可认为紧缩场馈源的极化偏转角等于当前仿真情形的馈源极化角度，记录当前仿真的极化方向角度。实际测量时，可将设定阈值设为≤0.1dB。若实测曲线与仿真曲线偏差较大，则提高仿真的精度，即减小仿真曲线的角度间隔，提高比较精度，直至实测与仿真完全一致。

优选地，如图2所示，该紧缩场极化偏转角的检测方法还包括如下步骤：

S5、若该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度不为0°，则参照该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度，绕轴旋转紧缩场馈源，并返回步骤S1进行复测，直至RCS实测曲线与极化方向角度为0°的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值。

步骤S5中，若实测曲线与极化方向角度为a(a≠0°)的仿真曲线一致，则说明紧缩场馈源的极化偏转角与仿真模型中馈源设置的极化角度对应，可将紧缩场馈源绕轴旋转该角度a，然后进行复测，直至实测曲线与极化方向角度0°仿真曲线一致。

进一步地，该紧缩场极化偏转角的检测方法还包括如下步骤：

S6、根据紧缩场的测量周期及使用频次，定期返回步骤S1进行复测。即，定期对紧缩场馈源极化偏转角进行调整校对，以使得紧缩场馈源处于正位。

极化敏感标准目标优选为三面角反射器，其模型示意图如图3所示。三面角反射器有较佳的极化敏感特性，是一种对紧缩场馈源极化偏转角度敏感的标准目标。

优选地，步骤S1中，对极化敏感标准目标进行单频点转角RCS测量时，将三面角反射器置于紧缩场静区内，调整三面角反射器的姿态，使三面角反射器的角反口面垂直于静区的来波方向，RCS测量系统调至设定频点，并设置转台的旋转角度，测量对应的RCS数据。

进一步地，步骤S1中，设置转台的旋转角度，测量对应的RCS数据时，转台的扫角范围为±45°，扫描间隔为0.5°，即转台的旋转角度从-45°逐渐转至+45°(或从+45°逐渐转至-45°)，每间隔0.5°测量一个RCS数据值，第一个RCS数据值对应旋转角度-45°，第二个RCS数据值对应旋转角度-44.5°，以此类推，得到所有的RCS数据值后，最终绘制出RCS实测曲线，对应的扫角范围为±45°。

优选地，步骤S2中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线时，设置平面波的极化方向角度范围为0～90°，仿真精度设为间隔0.5°。在此过程中，将馈源的极化方向角度从0°逐次递增至90°，获取该频点下的若干转角RCS仿真曲线，即，第一条RCS仿真曲线对应极化方向角度为0°，第二条RCS仿真曲线对应极化方向角度为0.5°，第三条RCS仿真曲线对应极化方向角度为1°，以此类推，至RCS仿真曲线对应极化方向角度为90°，共计181条。

进一步地，步骤S4中，若RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差超过设定阈值，则返回步骤S2，并将仿真精度设为间隔0.1°。将仿真的角度间隔从0.5°修改为0.1°，能够提高比较精度。

如图4所示，本发明还提供了一种紧缩场极化偏转角的检测装置，包括实测模块100、仿真模块200、比较模块300和评估模块400。具体地，其中：

实测模块100用于获取极化敏感标准目标在紧缩场静区内进行单频点转角RCS测量的RCS实测曲线；

仿真模块200用于根据极化敏感标准目标的尺寸，在仿真软件中创建模型，以平面波代替紧缩场馈源，进行与单频点转角RCS测量条件相对应的单频点转角RCS仿真，且在仿真过程中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线；

比较模块300用于将RCS实测曲线分别与各条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线进行比较，找到与RCS实测曲线最接近的RCS仿真曲线；

评估模块400用于评估RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差，若RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值，则得到紧缩场馈源的极化偏转角等于该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度；否则调用仿真模块200，并提高仿真模块200仿真的精度。

如图5所示，优选地，该紧缩场极化偏转角的检测装置还包括校准模块500。校准模块500用于生成指令并发送至紧缩场，若该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度不为0°，则参照极化方向角度，生成对应的指令，使紧缩场馈源绕轴旋转相应角度，并调用实测模块100进行复测，直至RCS实测曲线与极化方向角度为0°的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值。

进一步地，该紧缩场极化偏转角的检测装置还包括监测模块600。监测模块600用于根据紧缩场的测量周期及使用频次，定期调用实测模块100进行复测。

极化敏感标准目标优选为三面角反射器。

优选地，实测模块100获取极化敏感标准目标在紧缩场静区内进行单频点转角RCS测量的RCS实测曲线时，三面角反射器置于紧缩场静区内，三面角反射器的角反口面垂直于来波方向。进一步地，单频点转角RCS测量的RCS实测曲线对应转台的扫角范围为±45°，扫描间隔为0.5°。

优选地，仿真模块200通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线时，设置平面波的极化方向角度范围为0～90°，仿真精度设为间隔0.5°。进一步地，评估模块400评估与RCS实测曲线最接近的RCS仿真曲线时，若RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差超过设定阈值，则调用仿真模块200，并将仿真精度设为间隔0.1°。

综上所述，本发明提供了一种紧缩场极化偏转角的检测方法及装置，借助对紧缩场馈源极化偏转角度敏感的标准目标(极化敏感标准目标)，通过实测与仿真相结合的方式，可以准确找到紧缩场馈源的极化偏转角度，从而指导紧缩场极化偏转角的准确调整，确保测试精度达到指定要求。并且在一定时间内调整校对一次之后，即可以保证长时间正常测试，通过记录馈源当前位置的方式，既减小了操作人员重复检测误操作的可能性，又减少了重复检测带来的时间成本。

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)

1.一种紧缩场极化偏转角的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在紧缩场静区内，对极化敏感标准目标进行单频点转角RCS测量，获取RCS实测曲线；

S2、根据所述极化敏感标准目标的尺寸，在仿真软件中创建模型，用平面波代替紧缩场馈源，进行与步骤S1中的测量条件相对应的单频点转角RCS仿真，且在仿真过程中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线；

S3、将所述RCS实测曲线分别与各条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线进行比较，找到与所述RCS实测曲线最接近的RCS仿真曲线；

S4、若所述RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值，则得到紧缩场馈源的极化偏转角等于该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度；否则返回步骤S2，并提高仿真的精度。

2.根据权利要求1所述的紧缩场极化偏转角的检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S5、若该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度不为0°，则参照极化方向角度绕轴旋转紧缩场馈源，并返回步骤S1进行复测，直至所述RCS实测曲线与极化方向角度为0°的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值。

3.根据权利要求2所述的紧缩场极化偏转角的检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S6、根据紧缩场的测量周期及使用频次，定期返回步骤S1进行复测。

4.根据权利要求1所述的紧缩场极化偏转角的检测方法，其特征在于：

所述极化敏感标准目标为三面角反射器。

5.根据权利要求4所述的紧缩场极化偏转角的检测方法，其特征在于：

所述步骤S1中，对极化敏感标准目标进行单频点转角RCS测量时，将所述三面角反射器置于紧缩场静区内，调整所述三面角反射器的姿态，使所述三面角反射器的角反口面垂直于来波方向，RCS测量系统调至设定频点，并设置转台的旋转角度，测量对应的RCS数据。

6.根据权利要求5所述的紧缩场极化偏转角的检测方法，其特征在于：

所述步骤S1中，设置转台的旋转角度，测量对应的RCS数据时，转台的扫角范围为±45°，扫描间隔为0.5°。

7.根据权利要求1所述的紧缩场极化偏转角的检测方法，其特征在于：

所述步骤S2中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线时，设置平面波的极化方向角度范围为0～90°，仿真精度设为间隔0.5°；

所述步骤S4中，若所述RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差超过设定阈值，则返回步骤S2，并将仿真精度设为间隔0.1°。

8.一种紧缩场极化偏转角的检测装置，其特征在于，包括：

实测模块，用于获取极化敏感标准目标在紧缩场静区内进行单频点转角RCS测量的RCS实测曲线；

仿真模块，用于根据所述极化敏感标准目标的尺寸，在仿真软件中创建模型，以平面波代替紧缩场馈源，进行与单频点转角RCS测量条件相对应的单频点转角RCS仿真，且在仿真过程中，通过改变平面波的极化方向角度，获取多条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线；

比较模块，用于将所述RCS实测曲线分别与各条不同极化方向角度下的RCS仿真曲线进行比较，找到与所述RCS实测曲线最接近的RCS仿真曲线；

评估模块，用于评估所述RCS实测曲线与该最接近的RCS仿真曲线之间的偏差，若偏差不超过设定阈值，则得到紧缩场馈源的极化偏转角等于该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度；否则调用所述仿真模块，并提高仿真的精度。

9.根据权利要求8所述的紧缩场极化偏转角的检测装置，其特征在于，还包括：

校准模块，用于生成指令并发送至紧缩场，若该最接近的RCS仿真曲线对应的极化方向角度不为0°，则参照极化方向角度，生成对应的指令使紧缩场馈源绕轴旋转，并调用所述实测模块进行复测，直至所述RCS实测曲线与极化方向角度为0°的RCS仿真曲线之间的偏差不超过设定阈值。

10.根据权利要求9所述的紧缩场极化偏转角的检测装置，其特征在于，还包括：

监测模块，用于根据紧缩场的测量周期及使用频次，定期调用所述实测模块进行复测。

Images