CN115372930A - 一种外场全尺寸目标的雷达rcs测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供一种外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统，涉及外场RCS测量领域。所述测量系统包括：外场RCS测量装置，用于在外场对设置在目标区域的全尺寸目标进行雷达RCS测量；透波罩，其由透波材料制成，用于在进行所述RCS测量时，隔绝所述透波罩外部的外场环境对所述目标区域的背景电平的影响；其中，所述目标区域位于所述透波罩与承载面共同界定的内部空间中，所述目标区域与所述透波罩之间的最小间隔大于第一阈值。通过设置透波罩笼罩设置全尺寸目标的目标区域，可以避免天气等外场环境对目标区域背景电平的影响，保证背景对消技术对目标区域生效。

Description

一种外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统

技术领域

本发明涉及雷达散射截面（Radar Cross Section，RCS）测量系统，特别是涉及一种外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统。

背景技术

武器和飞行器的隐身性能，主要取决于RCS的大小。现有技术中，对于例如坦克、飞机等大型目标的RCS，通常在微波暗室中测量该大型目标的缩比模型的RCS值，然后根据测量的缩比模型的RCS值采用缩比原理推导出该大型目标的实际RCS值。由于推导时采用了诸多近似，因此，这样的暗室测量方法无法精确测量出大型目标的RCS值。

相关技术中，为获得更为真实、准确、可靠的大型目标的RCS值，可以在外场环境搭建大型的外场RCS测量系统，使用该外场RCS测量系统直接测量大型全尺寸目标的RCS值。

在RCS测量中，测量数据会受到设置被测目标的目标区域的背景电平的影响。对于目标区域边缘及目标区域内部，常采用背景对消技术消除背景电平的影响，优化测量数据。但是，外场RCS测量处于室外，其受室外环境（例如天气）影响。对于外场RCS测量数据，背景对消技术对目标区域基本全部无效，因为在外场RCS测量时，受室外测量环境（如风、雨雪等）的影响，目标区域内部及目标区域边缘的背景电平会不断发生变化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统。该系统采用由透波材料制成的透波罩笼罩设置全尺寸目标的目标区域，使外场RCS测量装置对设置在透波罩内部的目标区域内的全尺寸目标进行外场RCS测量，可以避免测量时目标区域内部及区域边缘受天气变化影响，保证背景对消技术对目标区域生效。

在本发明的一些实施方式中，提供一种外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统，所述测量系统包括：

外场RCS测量装置，用于在外场对设置在目标区域的全尺寸目标进行雷达RCS测量；

透波罩，其由透波材料制成，用于在进行所述RCS测量时，隔绝所述透波罩外部的外场环境对所述目标区域的背景电平的影响；

其中，所述目标区域位于所述透波罩与承载面共同界定出的内部空间中，所述目标区域与所述透波罩之间的最小间隔大于第一阈值。

在本发明的一些实施方式中，所述测量系统还包括：

数据处理装置，所述数据处理装置设置为采用进行所述RCS测量得到的测量数据对所述目标区域进行背景对消。

在本发明的一些实施方式中，所述承载面覆盖有吸波材料。

在本发明的一些实施方式中，所述外场RCS测量装置包括硬件距离门；所述硬件距离门设置为根据所述第一阈值切除所述透波罩所产生的雷达反射波。

在本发明的一些实施方式中，所述第一阈值不小于1.5米。

在本发明的一些实施方式中，所述透波罩为半球形。

在本发明的一些实施方式中，所述透波材料的透波率在95%以上。

在本发明的一些实施方式中，所述透波材料为透明的。

在本发明的一些实施方式中，所述透波罩为充气膜结构，所述充气膜结构内部可充入气体以使透波罩展开并维持设定形状。

在本发明的一些实施方式中，所述充气膜结构内部的气体可放出以使透波罩收拢。

本发明实施方式的各个方面、特征、优点等将在下文结合附图进行具体 描述。根据以下结合附图的具体描述，本发明的上述方面、特征、优点等将会变得更加清楚。

附图说明

图1是根据本发明实施方式1的外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统的应用场景示意图；

图2是图1所示的测量系统的俯视示意图；

图3是根据本发明实施方式2的透波罩的整体示意图；

图4是图3所示的透波罩的局部示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各个方面作进一步的详细描述。应当理解，下述的各种实施方式只用于举例说明，而非用于限制本发明的保护范围。

【实施方式1】

图1是根据本发明实施方式1的外场全尺寸目标的雷达RCS （Radar Crosssection，雷达散射截面）测量系统的应用场景示意图。图2是图1所示的测量系统的俯视示意图。如图1、图2所示，本实施方式提供一种外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统。该测量系统是一种外场RCS测量系统，其可在外场对设置在目标区域T的全尺寸目标300进行外场RCS测量，而使目标区域T的背景电平不受外场环境影响。其中，目标区域T为三维区域，用于设置被测的全尺寸目标300。外场指室外场。外场环境指室外环境，尤其是雨、雪等天气环境。外场RCS测量是一种电磁测量，其在室外场模拟无限大的自由空间，在室外模拟的自由空间中向作为被测对象的全尺寸目标发射电磁波，接收所述电磁波遇到被测的全尺寸目标后产生的回波数据来直接测量全尺寸目标的RCS值。由于外场RCS测量系统部署在室外，场地和设备较大，因此能够对全尺寸目标的RCS值进行更为真实、准确、可靠的直接测量。全尺寸目标可以为诸如坦克、飞机等真实的大型目标，也可以为大型目标的全尺寸模型，其尺寸通常在几十米量级。

本实施方式提供的测量系统包括外场RCS测量装置100和透波罩200。下面结合附图1和附图2对外场RCS测量装置100和透波罩200进行分别说明。

外场RCS测量装置100用于在外场对设置在目标区域T的全尺寸目标300进行雷达RCS测量，即进行外场RCS测量，其可以包括：大型转台110、发射机120、接收机130以及处理机（图中未示出）。大型转台110设置在目标区域T中，适于放置被测的全尺寸目标300，使全尺寸目标300旋转。发射机120、接收机130设置在目标区域T外。发射机120用于向设置在目标区域T中的全尺寸目标300发射电磁波。接收机130用于接收所述电磁波遇到全尺寸目标300后产生的反射回波。处理机与接收机130设置在一个设备中，用于对所述反射回波进行数据处理。在进行外场RCS测量时，可以将全尺寸目标300放置在转台110上，在控制转台110旋转的同时使发射机120向全尺寸目标300发射电磁波。电磁波在自由空间中传播，遇到全尺寸目标300后产生反射回波。接收机130接收所述反射回波，并交由处理机处理。

本领域技术人员可以理解的是，本实施方式的外场RCS测量装置100仅用于举例说明，而非限制本发明的范围。在其他实施方式中，可以采用其他外场RCS测量装置或外场RCS测量设备。例如，在本实施方式中，接收机130以及处理机设置在一个设备中，发射机120、接收机130之间为小俯仰角。在其他实施方式中，也可以将发射机120、接收机130以及处理机分别设置在不同的设备中，使发射机120、接收机130之间采用大俯仰角。又例如，在本实施方式中，外场RCS测量装置采用ISAR（Inverse Synthetic Aperture Radar，逆合成孔径雷达）外场RCS测量装置，发射机120、接收机130保持不动，采用转台110使被测目标300旋转。在其他实施方式中，也可以采用其他外场测量装置，例如，SAR（Synthetic ApertureRadar，合成孔径雷达）外场RCS测量装置，保持被测目标300不动，使发射机120、接收机130围绕被测目标300旋转。

透波罩200用于在进行所述RCS测量时，隔绝透波罩200外部的外场环境（如雨、雪等）对透波罩200内部的目标区域T的背景电平的影响。其中，透波罩200笼罩整个目标区域T。目标区域T为三维区域，用于放置被测的全尺寸目标300。在进行测量时，全尺寸目标300设置在目标区域T中。透波罩200由透波材料制成，透波材料可以透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质。通过采用由透波材料制成的透波罩笼罩设置全尺寸目标300的目标区域T，可以不影响外场RCS测量装置100对全尺寸目标300本身的电磁测量，同时避免天气环境对目标区域T的背景电平的影响。

透波罩200可以为全尺寸目标300所在的目标区域T提供稳定的环境，使测量时透波罩内部的目标区域T及目标区域T边缘的背景电平不受外部天气环境影响。由于目标区域及目标区域边缘的背景电平不受天气影响，使得背景对消技术对目标区域能够起作用，便于对目标区域进行有效的背景对消。

在本发明的一种实施方式中，提供的测量系统还可以包括数据处理装置，该数据处理装置可以获取采用本发明实施方式提供的外场RCS测量系统进行外场RCS测量得到的测量数据，采用该测量数据对目标区域进行背景对消。其中，数据处理装置可以为计算机、服务器等设备，也可以为具有数据处理能力，能够进行背景对消的其他任何设备。由于本发明实施方式提供的外场RCS测量系统在进行外场RCS测量时，目标区域受透波罩保护，目标区域的背景电平不受外场天气环境影响，因此，现有的背景对消方式对目标区域能够起作用，可采用现有的合适的背景对消手段对目标区域进行有效的背景对消。

当透波罩采用的透波材料的透波率未达到100%时，在对透波罩200内部的全尺寸目标300进行外场RCS测量时，发射的电磁波在遇到透波罩200时，还是会产生少量反射回波。该反射回波会对被测的全尺寸目标300的外场RCS测量产生影响。但是，如果透波罩200产生的反射回波与被测的目标300产生的反射回波可以区分开，则能够将透波罩200产生的反射回波切除。

为便于后续切除透波罩200产生的反射回波，在进行外场RCS测量时，本实施方式提供的测量系统进行如下部署：透波罩200放置在承载面G上，透波罩200与承载面G共同界定出内部空间，目标区域T设置在该内部空间。目标区域T与透波罩200之间设置间隔，其最小间隔设置为大于第一阈值。测量时，全尺寸目标设置在目标区域T中。其中，承载面G为地面。全尺寸目标300周围的目标区域及目标区域边缘的承载面可以铺设吸波材料，以降低承载面所产生的杂波的影响。

其中，目标区域T与透波罩200之间的间隔起到过渡带的作用。第一阈值是能够将全尺寸目标300产生的反射回波与透波罩200产生的反射回波区分开的值。通过将全尺寸目标300与透波罩200之间设置间隔，使目标区域T与透波罩200之间的最小间隔大于第一阈值，可以使目标区域T中的全尺寸目标300产生的反射回波与透波罩200产生的反射回波能够区分开。即使透波罩200产生反射回波，透波罩200产生的反射回波也能够切除。由此，在优化测量数据后，能够得到不受透波罩200影响的测量数据。

在本发明的一种实施方式中，可以采用硬件距离门将透波罩200产生的反射回波切除，消除透波罩200的反射回波的影响。在该实施方式中，外场RCS测量装置100可以进一步包括硬件距离门，硬件距离门设置为根据所述第一阈值切除透波罩200所带来的雷达反射波。具体而言，硬件距离门可以根据目标区域以及第一阈值来切除透波罩200产生的雷达反射波，例如，硬件距离门可以设置为切除目标区域的第一阈值距离以外的雷达反射波。能够将全尺寸目标300与透波罩200产生的反射波区分开的第一阈值的最小值可以根据硬件距离门的开关切换速度确定。在实践中，硬件距离门的开关切换速度一般为10ns, 对于该开关切换速度，第一阈值最小为1.5米。

当然，在其他实施方式中，也可以采用其他方式来切除透波罩200所产生的雷达反射波。如果采用100%透波率的透波材料制成的透波罩，能够完全不产生雷达反射波，也可以不设置切除透波罩产生的雷达反射波的装置，第一阈值也可以设置为0。

在测量时，全尺寸目标300周围的目标区域及目标区域边缘的承载面G上需要铺设吸波材料以降低承载面杂波影响。第一阈值设置的越大，意味着透波罩需要制作的越大，透波罩所包围的面积越大，被透波罩包围的承载面铺设的吸波材料越多。吸波材料本身也会存在反射，如果目标区域周围的面积设置的过大，也会对外场RCS测量产生较大影响。在上述实施方式中，综合考虑经济因素与杂波影响，目标区域T与透波罩200之间的最小间隔通常设置在2米至3米之间。

承载面G上铺设的吸波材料在风、雨、雪等天气都需要收起来。收起、铺设吸波材料需要耗费大量的人力，并且，吸波材料收起后，无法进行RCS测量，会导致测量中断。通过采用透波罩200笼罩设置全尺寸300的目标区域T，并将目标区域T与透波罩200之间设置间隔，承载面G上目标区域T及目标区域T边缘铺设的吸波材料也会被透波罩200笼罩，在遇到风、雨、雪等天气时，被透波罩200笼罩的吸波材料无需收起。由此，可以节省人力物力，并且，可以不中断测量，提高测量效率。

尽管透波罩200产生的反射回波可以通过硬件距离门等手段切除，但是，如果透波罩200的反射过大，则还是会对外场RCS测量产生较大影响。对于存在角或棱的物体，角部或棱部的反射会更强。为降低透波罩200的反射，在本发明的一种实施方式中，透波罩200可以采用半球型结构。半球型透波罩不存在角或棱，可以尽可能减小透波罩产生的雷达反射波，降低透波罩产生的雷达反射波对外场RCS测量的影响。

为进一步降低透波罩200的反射，在本发明的一种实施方式中，透波罩200的透波材料选用高透波材料，高透波材料的透波率在95%以上，可以进一步降低透波罩产生的雷达反射波对外场RCS测量的影响。

在本发明的一种实施方式中，可以将上述降低透波罩200产生的雷达反射波影响的方式结合，以达到更优的效果。例如，可以采用高透波材料制作透波罩200，并将透波罩200设置为半球形，同时设置硬件距离门来切除透波罩200产生的雷达反射波。

在本发明的一种实施方式中，外场RCS测量除了进行电磁测量外，还需要进行光学测量。为了不影响光学测量，可以将透波罩200设置为透明结构。透波罩200可以采用透明的透波材料制成。

【实施方式2】

外场RCS测量的被测目标为通常为大型的全尺寸目标，完全覆盖设置大型的全尺寸目标的目标区域所需的透波罩比较大。例如，如果目标区域与透波罩为同心的半球形，目标区域的直径为15米，第一阈值为1.5米，则透波罩的直径就需要设置为15+1.5*2米。大型透波罩部署困难，并且，由于透波罩较大，采用透波罩本身的刚性来支撑透波罩、维持透波罩的形状实现起来也很困难。

为便于实现并快速部署，本发明实施方式2提供另一种外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统。本实施方式提供的外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统与实施方式1提供的测量系统基本相同。与实施方式1提供的测量系统不同的是，本实施方式提供的测量系统中的透波罩采用充气膜结构，充气膜结构内部可充入气体以使透波罩展开并维持设定形状。并且，充气膜结构内部的气体可以放出以使透波罩收拢。本实施方式提供的透波罩实现简单，可快速部署，并且，部署后具有良好的支撑性。

图3是根据本发明实施方式2的透波罩的整体示意图。图4是图3所示的透波罩的局部示意图。如图3所示，透波罩400采用双层膜结构，两层膜之间每隔一段距离连接，并且，两层膜之间可充入气体，以使透波罩400展开并维持设定形状。在本发明的一种实施方式中，两层膜之间的气体也可以放出，以使透波罩收拢。

在本发明的一种实施方式中，在透波罩的充气膜结构内部充入气体完成部署后，透波罩会一直保持充气状态，从而为目标区域提供长期的保护。在本发明的一种实施方式中，在外场RCS测量结束时，可以将透波罩的膜结构内部的气体放出。气体放出后透波罩可以收拢，方便收纳。在本发明的一种实施方式中，透波罩可反复充气放气，以多次使用，降低成本。

充气膜结构的透气罩可能会产生较大的雷达反射波，即反射回波，该雷达反射波的影响可以通过硬件距离门等手段切除。在本实施方式中，为尽可能的降低透波罩400产生的雷达反射波的影响，采用高透波材料制成透波罩400，并且将高透波罩400设置为大致呈半圆球形，同时设置硬件距离门来切除充气膜结构的透波罩400产生的雷达反射波的影响。

本领域技术人员可以理解的是，在本发明的实施方式中，即使透波罩产生雷达反射波，产生的雷达反射波也可以通过硬件距离门等手段切除。因此，透波罩可以采用其他不同的充气膜结构、其他不同的形状或其他透波材料，对此本发明不做限定。

以上结合具体实施方式对本发明进行了说明，这些具体实施方式仅仅是示例性的，不能以此限定本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明实质的前提下可以进行各种修改、变化或替换。因此，依照本发明所作的各种等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种外场全尺寸目标的雷达RCS测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：

外场RCS测量装置，用于在外场对设置在目标区域的全尺寸目标进行雷达RCS测量；

透波罩，其由透波材料制成，用于在进行所述RCS测量时，隔绝所述透波罩外部的外场环境对所述目标区域的背景电平的影响；

其中，所述目标区域位于所述透波罩与承载面共同界定的内部空间中，所述目标区域与所述透波罩之间的最小间隔大于第一阈值。

2.根据权利要求1所述的RCS测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括：

数据处理装置，所述数据处理装置设置为采用进行所述RCS测量得到的测量数据对所述目标区域进行背景对消。

3.根据权利要求1所述的RCS测量系统，其特征在于，所述承载面上覆盖有吸波材料。

4.根据权利要求1所述的RCS测量系统，其特征在于，

所述外场RCS测量装置包括硬件距离门；

所述硬件距离门设置为根据所述第一阈值切除所述透波罩所产生的雷达反射波。

5.根据权利要求4所述的RCS测量系统，其特征在于，所述第一阈值不小于1.5米。

6.根据权利要求1所述的RCS测量系统，其特征在于，所述透波罩为半球形。

7.根据权利要求1所述的RCS测量系统，其特征在于，所述透波材料的透波率在95%以上。

8.根据权利要求1所述的RCS测量系统，其特征在于，所述透波材料为透明的。

9.根据权利要求1所述的RCS测量系统，其特征在于，所述透波罩为充气膜结构，所述充气膜结构内部可充入气体以使透波罩展开并维持设定形状。

10.根据权利要求9所述的RCS测量系统，其特征在于，所述充气膜结构内部的气体可放出以使透波罩收拢。

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