CN117630830B - 一种雷达目标模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁场与微波技术领域，目的在于提供一种雷达目标模拟方法及系统，模拟方法包括：S1、接收模拟信号后，将被模拟目标置于暗室中，在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，得到高分辨二维像；S2、对高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度；S3、根据散射中心的位置，设置龙伯透镜反射器阵列；S4、根据散射中心的幅度，调整龙伯透镜反射器阵列上各反射面的位置，得到模拟目标。通过调整龙伯透镜反射器阵列上各反射面的位置，可以根据散射中心的幅度优化反射波束的形状和大小，从而更准确地模拟目标的雷达反射特性；通过优化反射，可以得到更逼真的雷达回波图像，从而提高雷达目标模拟的逼真度。

Description

一种雷达目标模拟方法及系统

技术领域

本发明涉及电磁场与微波技术领域，具体涉及一种雷达目标模拟方法及系统。

背景技术

雷达探测在现代社会中扮演了不可或缺的角色，它在军事、航海、气象以及搜救等多个领域都有着重要的应用。

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种重要的高分辨成像雷达，它通过平台运动和信号处理技术等效地合成大孔径天线阵列，获得高分辨成像能力，相比于实孔径雷达(Real Aperture Radar, RAR)，SAR具有远距离、高分辨探测的优势特征，且受光照、云雾、雨雪等自然条件的影响较小，因此它能够在远距离、全天时、全天候条件下产生高分辨目标雷达二维图像，提供非常丰富有用的目标信息。

目前对SAR的干扰措施主要分为无源干扰与有源干扰。传统的有源欺骗干扰技术仅能产生虚假的目标位置参数（如目标的方位角、俯仰角、距离和速度等），而不能改变二维图像；无源干扰技术常见的种类分为雷达诱饵及无源回波增强器件。要使雷达诱饵对SAR实现有效欺骗，不仅要求雷达诱饵设计成和所要模拟的真实目标非常类似，而且诱饵一旦制作完成就只能模拟一个确定的目标，存在模拟效率低、体积大、质量大的缺点。角反射器是应用最广泛的无源增强器件，该角反射器的角域窄、雷达散射截面（Radar Cross Section，RCS）小，导致对目标的模拟精度低，成像效果差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雷达目标模拟方法及系统，所要解决的技术问题是提高雷达目标的模拟效率和精度。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面提供一种雷达目标模拟方法，包括以下步骤：

S1、接收模拟信号后，将被模拟目标置于暗室中，在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，得到高分辨二维像；

S2、对上述高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度；

S3、根据上述散射中心的位置，设置龙伯透镜反射器阵列；

S4、根据上述散射中心的幅度，调整龙伯透镜反射器阵列上各反射面的位置，得到模拟目标。

通过在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，不仅可以得到高分辨率的二维图像，有助于更准确地捕捉目标的细节，从而更逼真地模拟目标；还可以消除外界干扰，如电磁波、光线等，从而更准确地模拟目标的雷达特性。

通过对高分辨二维像进行散射中心提取，可以得到目标的散射特性，如散射中心的位置和幅度等，有助于更准确地模拟目标的雷达回波特性；通过对散射中心的精确提取，可以更准确地模拟目标的形状、大小和结构等，从而提高雷达目标模拟的精度。

通过设置龙伯透镜反射器阵列，可以根据散射中心的位置精确地导向雷达波束，从而更准确地模拟目标的雷达反射特性；通过精确的导向，可以更有效地利用雷达资源，提高雷达目标模拟的效率；同时，龙伯透镜反射器相比传统的二面角、三面角反射器具有角域宽、角域内RCS起伏变化小的优势，可以在更大的俯仰角下进行更为精确的目标模拟。

通过调整龙伯透镜反射器阵列上各反射面的位置，可以根据散射中心的幅度优化反射波束的形状和大小，从而更准确地模拟目标的雷达反射特性；通过优化反射，可以得到更逼真的雷达回波图像，从而提高雷达目标模拟的逼真度；同时更加方便快捷，效率更高，可以大大减少工作量。

进一步的，在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像之前，包括以下步骤：

在暗室中创建固定坐标系、相对坐标系和雷达波束，上述固定坐标系的原点和相对坐标系的原点重合，雷达波束始终指向固定坐标系的原点；

将上述被模拟目标放置于固定坐标系的原点；

绕上述固定坐标系的原点旋转雷达波束，相对坐标系随雷达波束旋转。

在暗室中创建一个固定坐标系和一个相对坐标系，这两个坐标系的原点重合。同时，设置一个雷达波束，该波束始终指向固定坐标系的原点。这一步骤有助于在暗室中建立一个标准化的参考框架，以便更准确地模拟目标的雷达特性；将被模拟目标放置于固定坐标系的原点，这使得我们可以将其置于雷达波束的中心，从而更准确地捕捉目标的雷达回波；在暗室中，绕固定坐标系的原点旋转雷达波束，相对坐标系随雷达波束旋转。这一步骤实现了对目标进行动态和多角度的观察和成像，从而更全面地模拟目标的雷达特性。

通过这些步骤，可以进一步提高雷达目标模拟的精度和逼真度。同时，这种方法还使得我们可以更方便地对目标的多个角度和位置进行观察和模拟，从而得到更全面、更准确的目标雷达特性。

进一步的，在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，得到高分辨二维像的具体步骤包括：

假设被模拟目标的散射函数为，利用公式（1）计算回波函数，

（1）；

利用公式（2），得到在远场测试，电磁波以平面波的形式传播时的回波函数，

（2）；

利用公式（3），消除测试系统对回波函数的影响，得到被模拟目标的回波函数，

（3）；

根据公式（3），得到被模拟目标的散射函数，

（4）；

利用卷积-逆投影算法对散射函数进行处理，得到高分辨二维像；

其中，为被模拟目标的各散射中心在相对坐标系下的直角坐标；为被 模拟目标的各散射中心在相对坐标系下的极坐标；为雷达波束发射点到固定坐标系原点 的距离；为被模拟目标的各散射中心到雷达波束发射点的距离；为雷达波束绕固定坐 标系原点旋转的角度。

使用卷积-逆投影算法作为成像处理算法，该算法是一种距离时域、方位时域的算法，其成像质量只取决于发射信号带宽、转动角度以及角度间隔这几个因素，由于其成像精度高、成像质量好，算法实现简单等优点，被广泛应用于成像系统中。

进一步的，利用卷积-逆投影算法对散射函数进行处理的具体步骤包括：

对散射函数中各个角度下的回波函数做快速傅立叶反变换，得到各个角度下的一维距离像；

对各个角度下的一维距离像求插值；

对求插值后的一维距离像求积分，得到高分辨二维像。

对散射函数中各个角度下的回波函数做快速傅立叶反变换，得到各个角度下的一维距离像。快速傅立叶反变换是一种高效的数据处理方法，可以将频域信号转换回时域，得到各个角度下的一维距离像。

因得到的一维距离像是离散分布的，需要对各个角度下的一维距离像求插值得到连续函数。插值是一种数学方法，可以根据已知的数据点，估计出新的数据点的值。通过对一维距离像进行插值，可以得到更精细的距离图像；对各个角度下求插值后的一维距离像求积分，得到高分辨二维像。积分是一种数学方法，可以计算一个函数的面积、体积等。通过对一维距离像进行积分，可以得到高分辨二维像。

通过以上步骤，可以利用卷积-逆投影算法对散射函数进行处理，得到高分辨二维像，从而更准确地模拟目标的雷达特性。

进一步的，对上述高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度，具体步骤包括：

S21、设置上述高分辨二维像的噪声门限；

S22、提取得到的上述高分辨二维像的最大幅值点，记录最大幅值点的幅度和位置；

S23、在上述高分辨二维像中减去所记录幅度加权的点扩展函数，得到新的高分辨二维像；

S24、重复S22至S23，并记录散射中心的幅度与位置，直至达到设定的噪声门限时停止迭代。

在散射中心提取之前，需要先确定一个噪声门限值，用于区分目标回波信号和噪声信号。噪声门限值的设置可以根据实际情况进行调整，通常是根据实验数据或经验来确定。

点扩展函数是成像过程中由于角度、频率有限而生成的点目标的像函数，雷达二维成像结果可以视为目标散射分布函数与点扩展函数卷积得到的。提取最大散射中心的位置与幅值后用原始图像减去由幅度加权的点扩展函数，得到第一次迭代后的图像。因为需要提取多个散射中心，因此需要将上述已经得到的散射中心从图像中删掉，来提取强度次之的散射中心，可以理解为提取一个散射中心后就删掉，方便提取下一个，这样循环直至达到噪声门限。通过重复上述步骤，可以提取出多个散射中心的信息，并记录所有提取到的散射中心信息，该散射中心信息包括幅度和位置；当达到设定的噪声门限时，停止迭代。

通过以上步骤，可以对高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度信息，从而更准确地模拟目标的雷达特性。

进一步的，每记录一次上述散射中心的幅度和位置，散射中心的数量加1；

根据上述散射中心的数量，选择龙伯透镜反射器的数量；

根据记录的上述散射中心的幅度，选择龙伯透镜反射器的大小；

根据记录的上述散射中心的位置，对龙伯透镜反射器进行阵列式摆放。

考虑了散射中心的数量、幅度和位置对龙伯透镜反射器的选择和摆放的影响。每记录一次散射中心的幅度和位置，散射中心的数量加1：这保证了在模拟过程中准确追踪并记录每个散射中心的信息；为了准确地模拟目标的雷达特性，需要确保龙伯透镜反射器的数量与目标中的散射中心数量一致；散射中心的幅度反映了目标的散射强度，选择大小合适的龙伯透镜反射器可以更好地模拟目标的雷达回波特性。

根据记录的散射中心的位置，对龙伯透镜反射器进行阵列式摆放：这个步骤考虑了散射中心的空间分布，确保了模拟目标的几何形状和结构。

通过这些步骤，可以更精确地选择和摆放龙伯透镜反射器，以更准确地模拟目标的雷达特性。

第二方面提供一种雷达目标模拟系统，该模拟系统采用上述的模拟方法；

该模拟系统包括：

雷达，用于发射雷达波束；

龙伯透镜反射器，用于反射雷达波束，产生回波函数；

低散射支架，与上述龙伯透镜反射器连接，用于支撑龙伯透镜反射器；

上位机，与上述龙伯透镜反射器通信连接，上述上位机用于控制龙伯透镜反射器的雷达散射截面。

该模拟系统采用上述模拟方法，旨在实现更准确、更逼真的雷达目标模拟。

该模拟系统的雷达是该模拟系统的核心设备，通过发射雷达波束来探测目标并接收回波信号；龙伯透镜反射器是一种具有特殊光学性质的反射器，可以实现对雷达波束的聚焦和散射，从而产生所需的回波信号；低散射支架保证了龙伯透镜反射器在模拟过程中的稳定性和精度；上位机是一种计算机系统，可以通过程序控制龙伯透镜反射器中龙伯透镜与金属反射面之间的距离，从而实现对雷达散射截面的精确控制。

通过上述组成部分的协同工作，该雷达目标模拟系统可以实现更准确、更逼真的雷达目标模拟。其中，雷达负责发射和接收雷达波束，龙伯透镜反射器负责反射雷达波束并产生回波函数，低散射支架保证了模拟过程的稳定性，上位机则通过程序控制龙伯透镜反射器中龙伯透镜与金属反射面之间的距离，实现对雷达散射截面的精确控制。这些组成部分的有机结合，使得该模拟系统能够逼真地模拟目标的雷达特性。

进一步的，上述龙伯透镜反射器包括龙伯透镜、金属反射面和可伸缩部件，上述龙伯透镜和金属反射面通过可伸缩部件连接；

上述可伸缩部件与上位机连接，上述上位机用于控制可伸缩部件的伸缩长度改变龙伯透镜与金属反射面之间的距离。

进一步提升了模拟系统的灵活性和准确性。通过可伸缩部件，可以方便地调整龙伯透镜与金属反射面之间的距离，从而改变雷达波束的反射效果和散射特性。同时，上位机通过控制可伸缩部件的伸缩长度，可以实现对距离的精确控制，进而实现对雷达散射截面的精确调整。这种设计使得模拟系统可以根据不同的目标特性进行灵活的调整，以实现更准确、更逼真的雷达目标模拟。

进一步的，由若干上述龙伯透镜反射器构成龙伯透镜反射器阵列，龙伯透镜反射器阵列中每一龙伯透镜反射器的具体排布方式如下：

将计算得到的该龙伯透镜反射器的散射中心幅度传输至上位机，上位机产生控制指令，将控制指令发送至该龙伯透镜反射器的可伸缩部件，通过可伸缩部件的伸缩长度改变该龙伯透镜反射器中龙伯透镜与金属反射面之间的距离，使该龙伯透镜反射器的散射中心幅度与传输至上位机的散射中心幅度一致。

进一步提升了模拟系统的灵活性和准确性。通过将每个龙伯透镜反射器的散射中心幅度传输至上位机，可以实现对该透镜反射器的精确控制。上位机根据传输的幅度值产生相应的控制指令，并将指令发送至可伸缩部件，从而精确调整龙伯透镜与金属反射面之间的距离。这样，每个龙伯透镜反射器的散射特性可以与目标散射中心的幅度值相匹配，实现更准确、更逼真的雷达目标模拟。同时，通过阵列式的排布方式，可以实现对目标的多角度、全方位的模拟，进一步拓展了模拟系统的应用范围。

进一步的，上述可伸缩部件采用低散射材料制成。

使用低散射材料制造可伸缩部件，可以减少部件本身对雷达波束的散射，从而降低对模拟目标散射特性的干扰，提高模拟目标的准确性。这种材料通常具有较低的电磁波反射率，能够减少散射能量的损失，使更多的能量能够传递至目标并返回回波信号。通过选用低散射材料，可以进一步提高模拟系统的性能和模拟目标的真实性。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

通过在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，不仅可以得到高分辨率的二维图像，有助于更准确地捕捉目标的细节，从而更逼真地模拟目标；还可以消除外界干扰，如电磁波、光线等，从而更准确地模拟目标的雷达特性。

通过对高分辨二维像进行散射中心提取，可以得到目标的散射特性，如散射中心的位置和幅度等，有助于更准确地模拟目标的雷达回波特性；通过对散射中心的精确提取，可以更准确地模拟目标的形状、大小和结构等，从而提高雷达目标模拟的精度。

通过设置龙伯透镜反射器阵列，可以根据散射中心的位置精确地导向雷达波束，从而更准确地模拟目标的雷达反射特性；通过精确的导向，可以更有效地利用雷达资源，提高雷达目标模拟的效率；同时，龙伯透镜反射器相比传统的二面角、三面角反射器具有角域宽、角域内RCS起伏变化小的优势，可以在更大的俯仰角下进行更为精确的目标模拟。

通过调整龙伯透镜反射器阵列上各反射面的位置，可以根据散射中心的幅度优化反射波束的形状和大小，从而更准确地模拟目标的雷达反射特性；通过优化反射，可以得到更逼真的雷达回波图像，从而提高雷达目标模拟的逼真度；同时更加方便快捷，效率更高，可以大大减少工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为实施例1提供的主流程图；

图2为圆周SAR成像示意图；

图3为龙伯透镜反射器的原理图；

图4为相同尺寸下不同反射器RCS对比图；

图5为金属反射面移动不同距离时龙伯透镜反射器RCS对比图。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

本发明其核心思路是对龙伯透镜反射器进行阵列式摆放，通过改变各个龙伯透镜反射器的RCS大小来改变阵列的SAR成像结果，达到目标模拟的目的，具体实施例如下：

实施例1

本实施例1提供一种雷达目标模拟方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、接收模拟信号后，将被模拟目标置于暗室中，在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，得到高分辨二维像；

S2、对上述高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度；

S3、根据上述散射中心的位置，设置龙伯透镜反射器阵列；

S4、根据上述散射中心的幅度，调整龙伯透镜反射器阵列上各反射面的位置，得到模拟目标。

通过在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，不仅可以得到高分辨率的二维图像，有助于更准确地捕捉目标的细节，从而更逼真地模拟目标；还可以消除外界干扰，如电磁波、光线等，从而更准确地模拟目标的雷达特性。

通过对高分辨二维像进行散射中心提取，可以得到目标的散射特性，如散射中心的位置和幅度等，有助于更准确地模拟目标的雷达回波特性；通过对散射中心的精确提取，可以更准确地模拟目标的形状、大小和结构等，从而提高雷达目标模拟的精度。

通过设置龙伯透镜反射器阵列，可以根据散射中心的位置精确地导向雷达波束，从而更准确地模拟目标的雷达反射特性；通过精确的导向，可以更有效地利用雷达资源，提高雷达目标模拟的效率；同时，龙伯透镜反射器相比传统的二面角、三面角反射器具有角域宽、角域内RCS起伏变化小的优势，可以在更大的俯仰角下进行更为精确的目标模拟。

通过调整龙伯透镜反射器阵列上各反射面的位置，可以根据散射中心的幅度优化反射波束的形状和大小，从而更准确地模拟目标的雷达反射特性；通过优化反射，可以得到更逼真的雷达回波图像，从而提高雷达目标模拟的逼真度；同时进行目标模拟时更加方便快捷，效率更高，可以大大减少工作量。

实施例2

在实施例1的基础上，结合图2，在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像之前，包括以下步骤：

在暗室中创建固定坐标系、相对坐标系和雷达波束，上述固定坐标系的原点和相对坐标系的原点重合，雷达波束始终指向固定坐标系的原点；

将上述被模拟目标放置于固定坐标系的原点；

绕上述固定坐标系的原点旋转雷达波束，相对坐标系随雷达波束旋转。

在暗室中创建一个固定坐标系和一个相对坐标系，这两个坐标系的原点重合。同时，设置一个雷达波束，该波束始终指向固定坐标系的原点。这一步骤有助于在暗室中建立一个标准化的参考框架，以便更准确地模拟目标的雷达特性；将被模拟目标放置于固定坐标系的原点，这使得我们可以将其置于雷达波束的中心，从而更准确地捕捉目标的雷达回波；在暗室中，绕固定坐标系的原点旋转雷达波束，相对坐标系随雷达波束旋转。这一步骤实现了对目标进行动态和多角度的观察和成像，从而更全面地模拟目标的雷达特性。

通过这些步骤，可以进一步提高雷达目标模拟的精度和逼真度。同时，这种方法还使得我们可以更方便地对目标的多个角度和位置进行观察和模拟，从而得到更全面、更准确的目标雷达特性。

具体的实施例，在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，得到高分辨二维像的具体步骤包括：

假设被模拟目标的散射函数为，利用公式（1）计算回波函数，

（1）；

利用公式（2），得到在远场测试，电磁波以平面波的形式传播时的回波函数，

（2）；

利用公式（3），消除测试系统对回波函数的影响，得到被模拟目标的回波函数，

（3）；

根据公式（3），得到被模拟目标的散射函数，

（4）；

利用卷积-逆投影算法对散射函数进行处理，得到高分辨二维像；

其中，为被模拟目标的各散射中心在相对坐标系下的直角坐标；为被 模拟目标的各散射中心在相对坐标系下的极坐标；为雷达波束发射点到固定坐标系原点 的距离；为被模拟目标的各散射中心到雷达波束发射点的距离；为雷达波束绕固定坐 标系原点旋转的角度。

使用卷积-逆投影算法作为成像处理算法，该算法是一种距离时域、方位时域的算法，其成像质量只取决于发射信号带宽、转动角度以及角度间隔这几个因素，由于其成像精度高、成像质量好，算法实现简单等优点，被广泛应用于成像系统中。

具体的实施例，利用卷积-逆投影算法对散射函数进行处理的具体步骤包括：

对散射函数中各个角度下的回波函数做快速傅立叶反变换，得到各个角度下的一维距离像；

对各个角度下的一维距离像求插值；

对求插值后的一维距离像求积分，得到高分辨二维像。

对散射函数中各个角度下的回波函数做快速傅立叶反变换，得到各个角度下的一维距离像。快速傅立叶反变换是一种高效的数据处理方法，可以将频域信号转换到时域，得到各个角度下的一维距离像。

对各个角度下的一维距离像求插值。插值是一种数学方法，可以根据已知的数据点，估计出新的数据点的值。通过对一维距离像进行插值，可以得到更精细的距离图像；对各个角度下求插值后的一维距离像求积分，得到高分辨二维像。积分是一种数学方法，可以计算一个函数的面积、体积等。通过对一维距离像进行积分，可以得到高分辨二维像。

通过以上步骤，可以利用卷积-逆投影算法对散射函数进行处理，得到高分辨二维像，从而更准确地模拟目标的雷达特性。

实施例3

在以上任意实施例的基础上，对上述高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度，SAR成像过程可以描述为目标散射点的真实分布与点扩散函数的二维卷积过程，CLEAN算法最早应用于射电天文领域，是一种迭代去卷积算法，它能够在一定程度上抑制成像旁瓣对提取过程的影响，可以用来提取目标的散射中心，其具体步骤包括：

S21、设置上述高分辨二维像的噪声门限；

S22、提取得到的上述高分辨二维像的最大幅值点，记录最大幅值点的幅度和位置；

S23、在上述高分辨二维像中减去所记录幅度加权的点扩展函数，得到新的高分辨二维像；

S24、重复S22至S23，并记录散射中心的幅度与位置，直至达到设定的噪声门限时停止迭代。

在散射中心提取之前，需要先确定一个噪声门限值，用于区分目标回波信号和噪声信号。噪声门限值的设置可以根据实际情况进行调整，通常是根据实验数据或经验来确定。

点扩展函数是成像过程中由于角度、频率有限而生成的点目标的像函数，雷达二维成像结果可以视为目标散射分布函数与点扩展函数卷积得到的。提取最大散射中心的位置与幅值后用原始图像减去由幅度加权的点扩展函数，得到第一次迭代后的图像。通过重复上述步骤，可以提取出多个散射中心的信息，并记录所有提取到的散射中心信息，该散射中心信息包括幅度和位置；当达到设定的噪声门限时，停止迭代。

通过以上步骤，可以对高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度信息，从而更准确地模拟目标的雷达特性。

实施例4

在以上任意实施例的基础上，在暗室内，根据上述散射中心的位置，设置龙伯透镜反射器阵列的具体步骤如下：

每记录一次上述散射中心的幅度和位置，散射中心的数量加1；

根据上述散射中心的数量，选择龙伯透镜反射器的数量；

根据记录的上述散射中心的幅度，选择龙伯透镜反射器的大小；

根据记录的上述散射中心的位置，对龙伯透镜反射器进行阵列式摆放。

考虑了散射中心的数量、幅度和位置对龙伯透镜反射器的选择和摆放的影响。每记录一次散射中心的幅度和位置，散射中心的数量加1：这保证了在模拟过程中准确追踪并记录每个散射中心的信息；为了准确地模拟目标的雷达特性，需要确保龙伯透镜反射器的数量与目标中的散射中心数量一致；散射中心的幅度反映了目标的散射强度，选择大小合适的龙伯透镜反射器可以更好地模拟目标的雷达回波特性。

根据记录的散射中心的位置，对龙伯透镜反射器进行阵列式摆放：这个步骤考虑了散射中心的空间分布，确保了模拟目标的几何形状和结构。

通过这些步骤，可以更精确地选择和摆放龙伯透镜反射器，以更准确地模拟目标的雷达特性。

实施例5

本实施例5提供一种雷达目标模拟系统，该模拟系统采用以上任意实施例上述的模拟方法；

该模拟系统包括：

雷达，用于发射雷达波束；

龙伯透镜反射器，用于反射雷达波束，产生回波函数；

低散射支架，与上述龙伯透镜反射器连接，用于支撑龙伯透镜反射器；

上位机，与上述龙伯透镜反射器通信连接，上述上位机用于控制龙伯透镜反射器的雷达散射截面。

该模拟系统采用上述模拟方法，旨在实现更准确、更逼真的雷达目标模拟。

该模拟系统的雷达是该模拟系统的核心设备，通过发射雷达波束来探测目标并接收回波信号；龙伯透镜反射器是一种具有特殊光学性质的反射器，可以实现对雷达波束的聚焦和散射，从而产生所需的回波信号；低散射支架保证了龙伯透镜反射器在模拟过程中的稳定性和精度；上位机是一种计算机系统，可以通过程序控制龙伯透镜反射器中龙伯透镜与金属反射面之间的距离，从而实现对雷达散射截面的精确控制。

通过上述组成部分的协同工作，该雷达目标模拟系统可以实现更准确、更逼真的雷达目标模拟。其中，雷达负责发射和接收雷达波束，龙伯透镜反射器负责反射雷达波束并产生回波函数，低散射支架保证了模拟过程的稳定性，上位机则通过程序控制龙伯透镜反射器中龙伯透镜与金属反射面之间的距离，实现对雷达散射截面的精确控制。这些组成部分的有机结合，使得该模拟系统能够逼真地模拟目标的雷达特性。

具体的实施例，结合图3，上述龙伯透镜反射器包括龙伯透镜、金属反射面和可伸缩部件，上述龙伯透镜和金属反射面通过可伸缩部件连接；

上述可伸缩部件与上位机连接，上述上位机用于控制可伸缩部件的伸缩长度改变龙伯透镜与金属反射面之间的距离。

龙伯透镜是一种多层介质球，其外层的相对介电常数与空气相同或接近，越向球心介电常数越大，当电磁波入射到透镜上时，经透镜而被聚焦到另一端的焦点上，在焦点处放置反射装置即构成龙伯透镜反射器，能够实现对电磁波的能量反射，从而得到较大的RCS。

如图4所示，与同尺寸下传统的二面角、三面角反射器相比，龙伯透镜反射器具有更大的RCS、更宽的响应角域以及角域内更小的起伏变化。因此，使用龙伯透镜反射器进行目标模拟相比传统的模拟方法效果更好，且可以在更大的俯仰角下进行更为精确的目标模拟。

进一步提升了模拟系统的灵活性和准确性。通过可伸缩部件，可以方便地调整龙伯透镜与金属反射面之间的距离，从而改变雷达波束的反射效果和散射特性。同时，上位机通过控制可伸缩部件的伸缩长度，可以实现对距离的精确控制，进而实现对雷达散射截面的精确调整。这种设计使得模拟系统可以根据不同的目标特性进行灵活的调整，以实现更准确、更逼真的雷达目标模拟。

具体的实施例，由若干上述龙伯透镜反射器构成龙伯透镜反射器阵列，龙伯透镜反射器阵列中每一龙伯透镜反射器的具体排布方式如下：

将计算得到的该龙伯透镜反射器的散射中心幅度传输至上位机，上位机产生控制指令，将控制指令发送至该龙伯透镜反射器的可伸缩部件，通过可伸缩部件的伸缩长度改变该龙伯透镜反射器中龙伯透镜与金属反射面之间的距离，使该龙伯透镜反射器的散射中心幅度与传输至上位机的散射中心幅度一致。

进一步提升了模拟系统的灵活性和准确性。通过将每个龙伯透镜反射器的散射中心幅度传输至上位机，可以实现对该透镜反射器的精确控制。上位机根据传输的幅度值产生相应的控制指令，并将指令发送至可伸缩部件，从而精确调整龙伯透镜与金属反射面之间的距离。这样，每个龙伯透镜反射器的散射特性可以与目标散射中心的幅度值相匹配，实现更准确、更逼真的雷达目标模拟。同时，通过阵列式的排布方式，可以实现对目标的多角度、全方位的模拟，进一步拓展了模拟系统的应用范围。

具体实施时，需要根据S2中得到的散射中心的数量和幅值选择合适数目、大小的龙伯透镜反射器。根据得到的散射中心位置信息对龙伯透镜反射器进行阵列式摆放。其中，龙伯透镜反射器需要放置在低散射支架上，且均需与上位机连接，用于接收上位机的工作指令。

将S2中得到的散射中心的幅值信息传输到上位机中，通过上位机向各位置的龙伯透镜反射器发送工作指令，通过控制可伸缩部件的长度改变龙伯透镜与金属反射面之间的距离，从而改变各龙伯透镜反射器的RCS大小，最终使得各个散射中心的幅值与S2中得到的散射中心的幅值信息保持一致，完成对目标的精确模拟。

如图5所示，龙伯透镜反射器的RCS大小可以通过改变金属反射面的位置来改变，将金属反射面向远离龙伯透镜的方向分别移动5mm、10mm、15mm、20mm后龙伯透镜反射器的RCS发生了较大的变化，对应SAR图像中散射中心的幅值也会产生对应的变化。而传统的角反射器的RCS是不可变的，因此使用本方法进行目标模拟时更加方便快捷，效率更高，可以大大减少工作量。

具体的实施例，上述可伸缩部件采用低散射材料制成。

使用低散射材料制造可伸缩部件，可以减少部件本身对雷达波束的散射，从而降低对模拟目标散射特性的干扰，提高模拟目标的准确性。这种材料通常具有较低的电磁波反射率，能够减少散射能量的损失，使更多的能量能够传递至目标并返回回波信号。通过选用低散射材料，可以进一步提高模拟系统的性能和模拟目标的真实性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种雷达目标模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、接收模拟信号后，将被模拟目标置于暗室中，在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，得到高分辨二维像；

S2、对所述高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度；

S3、根据所述散射中心的位置，设置龙伯透镜反射器阵列；

S4、根据所述散射中心的幅度，调整龙伯透镜反射器阵列上各反射面的位置，得到模拟目标；其中

在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像之前，包括以下步骤：

在暗室中创建固定坐标系、相对坐标系和雷达波束，所述固定坐标系的原点和相对坐标系的原点重合，雷达波束始终指向固定坐标系的原点；

将所述被模拟目标放置于固定坐标系的原点；

绕所述固定坐标系的原点旋转雷达波束，相对坐标系随雷达波束旋转；并且

在暗室中对被模拟目标进行圆周SAR成像，得到高分辨二维像的具体步骤包括：

假设被模拟目标的散射函数为，利用公式（1）计算回波函数，

;

利用公式（2），得到在远场测试，电磁波以平面波的形式传播时的回波函数，

；

利用公式（3），消除测试系统对回波函数的影响，得到被模拟目标的回波函数，

；

根据公式（3），得到被模拟目标的散射函数，

；

利用卷积-逆投影算法对散射函数进行处理，得到高分辨二维像；

其中，为被模拟目标的各散射中心在相对坐标系下的直角坐标；/>为被模拟目标的各散射中心在相对坐标系下的极坐标；/>为雷达波束发射点到固定坐标系原点的距离；/>为被模拟目标的各散射中心到雷达波束发射点的距离；/>为雷达波束绕固定坐标系原点旋转的角度。

2.根据权利要求1所述的一种雷达目标模拟方法，其特征在于，利用卷积-逆投影算法对散射函数进行处理的具体步骤包括：

对散射函数中各个角度下的回波函数做快速傅立叶反变换，得到各个角度下的一维距离像；

对各个角度下的一维距离像求插值；

对求插值后的一维距离像求积分，得到高分辨二维像。

3.根据权利要求1所述的一种雷达目标模拟方法，其特征在于，对所述高分辨二维像进行散射中心提取，得到散射中心的位置与幅度，具体步骤包括：

S21、设置所述高分辨二维像的噪声门限；

S22、提取得到的所述高分辨二维像的最大幅值点，记录最大幅值点的幅度和位置；

S23、在所述高分辨二维像中减去所记录幅度加权的点扩展函数，得到新的高分辨二维像；

S24、重复S22至S23，并记录散射中心的幅度与位置，直至达到设定的噪声门限时停止迭代。

4.根据权利要求3所述的一种雷达目标模拟方法，其特征在于，

每记录一次所述散射中心的幅度和位置，散射中心的数量加1；

根据所述散射中心的数量，选择龙伯透镜反射器的数量；

根据记录的所述散射中心的幅度，选择龙伯透镜反射器的大小；

根据记录的所述散射中心的位置，对龙伯透镜反射器进行阵列式摆放。

5.一种雷达目标模拟系统，其特征在于，该模拟系统采用权利要求1～4任一项所述的模拟方法；

该模拟系统包括：

雷达，用于发射雷达波束；

龙伯透镜反射器，用于反射雷达波束，产生回波函数；

低散射支架，与所述龙伯透镜反射器连接，用于支撑龙伯透镜反射器；

上位机，与所述龙伯透镜反射器通信连接，所述上位机用于控制龙伯透镜反射器的雷达散射截面。

6.根据权利要求5所述的一种雷达目标模拟系统，其特征在于，所述龙伯透镜反射器包括龙伯透镜、金属反射面和可伸缩部件，所述龙伯透镜和金属反射面通过可伸缩部件连接；

所述可伸缩部件与上位机连接，所述上位机用于控制可伸缩部件的伸缩长度改变龙伯透镜与金属反射面之间的距离。

7.根据权利要求6所述的一种雷达目标模拟系统，其特征在于，由若干所述龙伯透镜反射器构成龙伯透镜反射器阵列，龙伯透镜反射器阵列中每一龙伯透镜反射器的具体排布方式如下：

将计算得到的该龙伯透镜反射器的散射中心幅度传输至上位机，上位机产生控制指令，将控制指令发送至该龙伯透镜反射器的可伸缩部件，通过可伸缩部件的伸缩长度改变该龙伯透镜反射器中龙伯透镜与金属反射面之间的距离，使该龙伯透镜反射器的散射中心幅度与传输至上位机的散射中心幅度一致。

8.根据权利要求6所述的一种雷达目标模拟系统，其特征在于，所述可伸缩部件采用低散射材料制成。