CN117784042B - 箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，1、根据箔条云类型确定测量频率和仪器；2、搭建测量系统；3、初步对准，分析计算定标误差；4、移动天线，交叉十字扫描测量定标体，得到测量数据；5、获取理论标准数据；6、对标准结果与实验结果进行特征检测；7、对所有可能点中的离群异常值进行筛除；8、计算置信点集内所有点的最小外切圆，得到最终对准位置(x0,y0,z0)；9、根据对准位置(x0,y0,z0)，定义定标体对准误差因子β并计算；10、结果分析。本发明通过SBR‑SPCC‑LOF混合方法，通过让天线在非对准位置对进行十字扫描，实现了基于电磁学的定标体对准位置寻找，解决了当前光学对准手段在箔条云测量场景下的不适用性问题。
Description
技术领域
本发明属于电子与科学应用技术领域，涉及一种箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法。
背景技术
当前，电子战已经成为了现代信息化战争的重要领域，被世界各军事强国视为现代化战争制胜的关键。而箔条弹是电磁干扰和电子战中的常用手段，当箔条弹到达指定空域后会爆炸扩散形成箔条云团，强烈地反射敌方雷达发射的电磁波，致使其无法分辨真实目标和虚假目标，达到保护我方舰船免受敌方导弹攻击的目的。因此，如何对箔条云团的电磁散射特性进行准确有效的研究非常关键。
在对箔条云团的散射特性进行研究时，通常从时域回波和RCS(Radar CrossSection，雷达散射截面)两个方面进行。为了获取定量的回波数据，在测量时我们需要完成定标。在定标过程中，我们通常假定测量的天线中心与定标体是严格对准的，否则会对目标的回波功率与RCS造成无法估量的误差。当前，主要的对准技术主要依赖光学仪器实现。然而，在气象干扰、动态起伏的场景下，光学对准仪器会受到严重的限制而基本完全无法使用。
在实战使用中，箔条云团多用于复杂场景，以海面箔条使用环境为例，在此时我们定标的过程中环境里往往充斥着背景气象、海面动态起伏、海风、复杂的多径效应等因素的干扰，使得在定标过程中常规手段完全无法实现高准确度的对准，进一步引起严重的测量误差。这些因素使得对箔条的散射特性的研究难度陡然上升。当前该方向主要存在问题如下：其一，为了获取箔条云团定量的散射特性，在测量过程中必须进行定标。在定标过程中，通常要求天线中心与定标体中心严格对准，否则会出现不可预估的测量误差。其二，当前，定标对准手段往往基于光学仪器进行，但在箔条云使用场景下，气象背景、动态起伏海面等使得常规光学仪器无法使用，在定标中往往根本找不到对准位置。其三，定标对准误差的电磁学机理研究尚不明晰，因此，虽然电磁计算手段可以从物理机理上校正对准误差，但基于电磁计算的定标对准误差修正方法的研究尚不成熟。
发明内容
本发明提供了一种箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，通过让天线在非对准位置对进行十字扫描，实现了基于电磁学的定标体对准位置寻找，解决了当前光学对准手段在箔条云测量场景下的不适用性问题。
本发明所采用的技术方案为，箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，包括以下步骤：
步骤1：根据目标箔条云类型确定测量频率和测量仪器；
步骤2：通过步骤1的测量仪器搭建测量系统；
步骤3：初步对准，分析计算定标误差；
步骤4：移动天线，交叉十字扫描测量定标体，得到测量数据；
步骤5：获取测量条件下对应的理论标准数据；
步骤6：对标准结果与实验结果进行特征检测，寻找不同频点处的可能对准位置；
步骤7：对所有可能点中的离群异常值进行筛除，在筛除过程中，利用手肘法获得筛除门限阈值；
步骤8：计算置信点集内所有点的最小外切圆，以外切圆圆心点为此时箔条云测量场景下的定标体最终对准位置(x0,y0,z0)；
步骤9：根据对准位置(x0,y0,z0)，定义定标体对准误差因子β并计算，此时真实的对准测量结果可以进行校正；
步骤10：结果分析。
本发明的特点在于，
步骤1具体为：根据目标箔条云类型，选择测量频率，并进一步选择对应的测量仪器，测量仪器包括天线、矢量网络分析仪、定标体、功率放大器和低噪声放大器。
步骤3具体为：放置定标体，移动天线使天线中心与定标体中心粗略对准，以此时天线位置为坐标原点，天线照射方向为z轴正方向，天线测试架横轴正值方向为x轴正方向，天线测试架纵轴正值方向为y轴正方向，建立空间三维直角坐标系，得到定标体真实放置位置为(x0,y0,z0)，定标体理想对准位置为(0,0,z0)，首发天线增益分别为Gt(θt)与Gr(θr)。
步骤4具体为：将收发天线沿x轴正负方向，y轴正负方向进行移动，收集移动过程中的散射回波数据，记作Ee。
步骤5具体为：采用准单站天线对定标体进行测量，进行等效单站近似，随后基于SBR扫描回波的理论标准数据。
步骤6具体为：将频段内不同频点对应的标准结果与实验结果进行分类提取，然后将x、y轴结果分别进行SRCC特征检测，通过对比同一位置的标准与实验结果的电场数据，计算SRCC系数。
步骤7具体为：将所有对准点形成{(x,y)}点集，对点集中的所有点进行LOF因子计算，对其进行从大到小排序，LOF越大，则该点异常的可能性越大，随后筛除异常点。
步骤10具体为：分别从对准位置精度与RCS测量精度两个方向，对比观察对准校正是否满足：1、计算对准位置与实际对准位置是否吻合；2、校正后RCS与实际RCS值是否吻合。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过SBR-SPCC-LOF混合方法，通过让天线在非对准位置对进行十字扫描，实现了基于电磁学的定标体对准位置寻找，解决了当前光学对准手段在箔条云测量场景下的不适用性问题。
2、本发明定量分析了箔条云测量下定标对准误差对测量结果带来的影响，验证了箔条云测量中天线与定标体的对准困难问题。
3、本发明定义并提出了箔条云测量场景下适用的定标体对准误差修正因子，通过寻找实际定标体的非对准位置，实现了对误差修正因子的计算，进一步实现了对定标体对准误差的修正，得到了箔条云测量场景下的精确对准结果。
附图说明
图1是本发明的工作流程图；
图2是本发明中简化并建立坐标系后的定标对准场景图；
图3是本发明箔条云团测量场景图；
图4是本发明中定标体对准位置搜寻算法流程图；
图5是本发明中准单站天线近似单站天线示意图；
图6是本发明中外场沿x轴扫描收集的的实测散射数据图；
图7是本发明中外场沿y轴扫描收集的实测散射数据图；
图8是本发明中分别在x、y轴上基于SBR的仿真散射计算标准结果图；
图9是本发明中34GHz下y轴校准前实验与仿真结果对比图；
图10是本发明中34GHz下y轴校准后实验与仿真结果对比图；
图11是本发明中29.68GHz下y轴校准后实验与仿真结果对比图；
图12是本发明中异常点筛除前所有频点处的对准点及外切圆心图；
图13是本发明中基于手肘法得到的门限阈值图；
图14是本发明中异常点筛除后剩余的对准点及外切圆心图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明提供一种箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，包括以下步骤：步骤1：根据目标箔条云类型确定测量频率和测量仪器；步骤2：通过步骤1的测量仪器搭建测量系统；步骤3：初步对准，分析计算定标误差；步骤4：移动天线，交叉十字扫描测量定标体，得到测量数据；步骤5：获取测量条件下对应的理论标准数据；步骤6：对标准结果与实验结果进行特征检测，寻找不同频点处的可能对准位置；步骤7：对所有可能点中的离群异常值进行筛除，在筛除过程中，利用手肘法获得筛除门限阈值；步骤8：计算置信点集内所有点的最小外切圆，以外切圆圆心点为此时箔条云测量场景下的定标体最终对准位置(x0,y0,z0)；步骤9：根据对准位置(x0,y0,z0)，定义定标体对准误差因子β并计算，此时真实的对准测量结果可以进行校正；步骤10：结果分析。
实施例2
在实施例1的基础上，本发明的具体步骤为：
步骤1：确定合适的测量频率，选择对应测量仪器。首先，根据目标箔条云类型，选择合适的测量频率，并进一步选择对应的测量仪器，包括天线、矢量网络分析仪、定标体、功率放大器、低噪声放大器等。为了提高实验的测试精度，还需要对矢量网络分析仪进行校准，具体步骤如下：
(a)选择适用于该测量电缆的校准套件。选择校准套件85032F。“Cal”(校准)>“CalKit”(校准套件)>85032F；(b)将校准类型设置为全2端口校准(使用测试端口1和2)。“Cal”(校准)>“Calibrate”(校准)>“2-Port Cal”(2端口校准)>“Select Portsl-1-2”(选择端口-1-2)；(c)将开路标准(包含在校准套件中)连接至测量电缆的另一端(电缆连接至测试端口1)，然后测量测试端口1处的开路校准数据。测量开路校准数据后，将在“Port 1Open”(端口1开路)菜单的左侧显示选中标记；“Cal”(校准)>“Calibrate”(校准)>“2-Port Cal”(2端口校准)>“Reflection”(反射)>“Port1 Open”(端口1开路)；(d)使用同样的方法，测量测试端口1处短路/负载标准的校准数据；(e)使用与上述相同的方法，测量测试端口2处开路/短路负载标准的校准数据。
步骤2：实验仪器准备工作，对实验测量系统进行搭建。首先，检查并设置好对应型号的适量网络分析仪、信号放大器等。随后，将天线安装至十字天线测试架上。最后，完成测量线路的搭建。
步骤3：初步对准，分析计算定标误差。考虑箔条测量的背景环境影响因素，实际测量场景如图3。首先，放置定标体，移动天线使天线中心与定标体中心粗略对准，以此时天线位置为坐标原点，天线照射方向为z轴正方向，天线测试架横轴正值方向为x轴正方向，纵轴正值方向为y轴正方向，建立空间三维直角坐标系。此时定标体真实放置位置为(x0,y0,z0)，定标体理想对准位置为(0,0,z0)。假设首发天线增益分别为Gt(θt)与Gr(θr)，建立的坐标系如图2，此时的雷达方程有：
式(1)中，测量定标体时的回波功率，/>测量箔条时的回波功率，Pt：发射天线的发射功率，σc：定标体RCS，σt：箔条RCS，Rt：发射天线到定标体的距离，Rr：接收天线到定标体的距离，γMET：背景气象衰减，PMET：背景气象散射，Ae(θr)：接收天线有效口径；有：
式(2)中，Ae(θr)：接收天线有效口径，Gr(θr)：接收天线在θr角度上的增益，λ为波长；
因此，可以得到箔条RCS：
式(3)中，σt：箔条RCS，测量定标体时的回波功率，/>测量箔条时的回波功率，PMET：背景气象散射，σc：定标体RCS；
由于理想定标体位置与实际定标体位置存在偏差，在定标过程中，一定会出现回波功率误差。在常规箔条云RCS研究时，我们通常使用一对增益为G0的准单站天线进行测量。假设单站天线为坐标原点，天线照射方向为z轴正方向，准单站天线排布轴向左侧为x轴正方向，构建三维直角坐标。假设对准位置为(0,0,z0)，实际偏差位置为(x0,y0,z0)，对应角度此时，非对准造成的回波功率误差/>有：
式(4)中，回波功率误差，Pt：发射天线的发射功率，γMET：背景气象衰减，σc：定标体RCS，G0：等效单站天线增益，θ0：以单站天线为坐标原点，/>定标体真实位置所在的球坐标信息。
综上所述，误差产生原因及其校正方法如图1。
步骤4：移动天线，交叉扫描测量定标体，得到测量数据。将收发天线沿x轴正负方向，y轴正负方向进行移动，收集移动过程中的散射回波数据，记作Ee。本文对准位置搜寻流程如图4。
步骤5：获取测量条件下对应的理论标准数据。在对定标体，尤其是球定标体进行测量时，通常我们采用单站天线进行。但单站天线使用起来存在时分复用问题，实际一般可以用一对紧贴放置的双站天线，即准单站天线代替。因此，在计算时我们需要进行等效单站近似，近似条件如图5。考虑单双站区别，有：
式(5)中，R0：等效单站条件下的天线-定标体距离，G0(θ0)：等效单站条件下的天线增益，σquasi：定标体在准单站条件下的RCS，σequiv：定标体在等效单站条件下的RCS；Pquasi：定标体在准单站条件下的回波功率，Pequiv：定标体在等效单站条件下的回波功率，PMET：背景产生的回波，在通常情况下，视作其值恒定。
因此，等效单站天线增益可以计算为：
式(6)中，准单站和等效单站角度和距离存在下列换算条件：
式(8)中，d：准单站天线中心间隔距离；考虑(6)，(7)，(8)式
因此，准单站条件下，定标体散射场可以通过SBR获得：
式(10)中，时谐因子取ejωt，k：波数，面元向量，Rn是第n个面元到等效单站天线的距离，进一步扩展到与准单站天线的距离/>与/>Gn(θn)：照射向第n个面元的等效单站增益，S为照射区总面积；A可以通过如下公式计算：
式(11)中，入射方向单位矢量，/>磁场方向单位矢量，/>电场方向的方位矢量；/>三者互相垂直，/>面元感应电流，RTE：TE波在介质分界面处的反射系数，RTM：TM波在介质面处的反射系数；RTE和RTM表示如式(12)所示：
式(12)中，ε1：面元介电常数，θi：波束照射小面源的入射角；
式(12)中的积分式可以用Gordon积分计算：
式(13)中，w：/>的模值，/>多面形棱边矢量，/>为多边形第m条棱边中点的位置坐标，多边形棱边数量M＝3。
电磁计算手段可以不局限于SBR算法，如若针对小定标体，可以使用MoM等算法。SBR算法是在研究比较后选择，其可以实现包括二面角、三面角、球等多种常用电大尺寸定标体的快速计算。此外，考虑箔条测量的复杂背景环境，电大尺寸定标体显然更加适用。
步骤6：基于SRCC对标准结果与实验结果进行特征检测，寻找不同频点处的可能对准位置。首先，将频段内不同频点对应的标准结果与实验结果进行分类提取。然后，将x、y轴结果分别进行SRCC特征检测，通过对比同一位置的标准与实验结果的电场数据，计算SRCC系数，以x轴数据为例，计算方法如下：
式(14)中，对于n个实验频点，Ee(xi)：实验结果，Es(xi)：标准结果，xi：第i个位置。R(E(xi))：在所有Ee(xi)中的位次排序，ρ：SRCC系数，值域为[0,1]，ρ越靠近1，则相关性越强。
特征检测手段可以不局限于SRCC算法，任何可适用于非线性相关关系的相关性检测算法均可考虑使用。SRCC是综合数据样本量、计算难度、计算精度需求等因素后的总额和考虑。
步骤7：基于LOF对所有可能点中的离群异常值进行筛除，在筛除过程中，利用手肘法获得筛除门限阈值。首先，将所有可能的对准点形成{(x,y)}点集，对点集中的所有点进行LOF因子计算，对于某点Pn，LOF因子计算公式如下：
式(15)中，Nk(Pn)：Pn附近的k距离领域，Q：Nk(Pn)内一点，lrd(Q)：局部可达密度，计算公式如下：
式(16)中，Ok：Pn的第k临近点，d(P,O)：点P与点O之间的距离，dk(Pn)：点Pn对应的第k距离。
在计算获得了每个可能位置的LOF因子后，对其进行从大到小排序。LOF越大，则该点异常的可能性越大。筛除异常点步骤如下：
步骤1，计算点集内所有点的平均位置；步骤2，计算点集内所有点的RMSE和并记录；步骤3，去除此时点集内的最大LOF点；步骤4，重复步骤1-3，直到RMSE基本趋于不变；步骤5，绘制RMSE-去除点数目的变化曲线；步骤6，基于手肘法，找到拐点位置，获取对应的LOF阈值；步骤7，将所有的LOF高于阈值的点全部筛除，得到高置信点集。异常值筛除方法即阈值选择算法可以不局限于LOF+手肘法，任何高可靠性的阈值选择方法均可使用。LOF+手肘法是在对比了多种阈值选择算法，考虑了数据量大小限制因素后的综合考量结果。
步骤8：计算置信点集内所有点的最小外切圆，以外切圆圆心点为此时箔条云测量场景下的定标体最终对准位置(x0,y0,z0)。
步骤9：根据对准位置(x0,y0,z0)，定义定标体对准误差因子β，可以通过下式计算：
式(17)中，G(0)：对准位置处的天线增益；Rt，Rr，R0可以通过如下公式计算获得：
在该条件下，真实的对准测量结果Preal可以通过如下公式校正：
式(19)中，Preal：真实的对准测量结果。
误差校正因子存在多种定义方法，本发明的定义方法主要考虑了箔条云测量场景的背景影响因素，即PMET量。同时，在对步骤3中的计算方法进行总结提炼后，选择比例因子作为校正因子，可以极大的减少计算复杂度。
步骤10：结果分析。分别从对准位置精度与RCS测量精度两个方向进行，对比观察对准校正是否能够完成下列任务：①计算对准位置与实际对准位置是否吻合。②校正后RCS与实际RCS值是否吻合。
本发明给出了一种箔条云测量场景下的定标体对准误差的计算方法，验证了箔条云测量场景下存在的定标对准困难与误差影响。本发明综合提出了SBR-SRCC-LOF混合定标位置搜寻算法，突破了传统光学对准手段在箔条云测量场景下适用性差的问题，实现了在较短时间内完成定标体高置信度对准位置的搜寻。本发明基于对准与非对准位置定义了定标对准误差修正因子，该因子通过找寻的对准相对位置坐标计算，可以用于修正箔条云测量场景下由于定标过程定标体与天线未对准形成的测量误差。
实施例3
结合附图和下述标号对实施例3进行详细描述。1：操作电脑，2：网线，3：微波频谱分析仪，4：功率放大器，5：低噪声放大器，6：射频线，7：喇叭天线，8：天线测试架，9：牵引式自动测量平台，10：数据传输线，11：背景环境影响因素，12：金属球，13：箔条云团，14：数据处理模块，15：天线测量模块，16：偏差，17：理想定标体位置，18：双站天线a，19：双站天线b，20：单站天线，21：准单站条件，22：等效单站近似。
下面，实验测量场景选择外场环境为例，选取低散射泡沫+箔条丝形成的箔条云团13为测量目标，10cm半径金属球12为定标体。
步骤1：确定合适的测量频率，根据实验条件和定标体大小，选取Ka波段(28-40GHz)作为测量频率。选择对应测量仪器，包括一对英联微波Ka波段标准增益喇叭天线7(型号LB-28-25-C2-KF)、安捷伦N9951A型手持式微波频谱分析仪3、10cm标准金属球定标体12、28-40GHz功率放大器4、28-40GHz低噪声放大器等5。为了提高实验的测试精度，还需要对矢量网络分析仪进行校准，具体步骤如实施例2：
步骤2：实验仪器准备工作，对实验测量系统进行搭建。首先，检查并设置好对应型号的适量网络分析仪、信号放大器等。随后，将一对天线紧靠放置并安装至十字天线测试架8上，形成牵引式自动测量平台9。最后，完成测量线路的搭建，形成完整的首发链路。发射链路如下：矢量网络分析仪产生射频信号，信号经过矢网发出后通过射频线6传导到功率放大器，再经过功率放大器放大后基于射频线6传导到发射天线所发射。同样接收链路为：接收天线接收到回波数据之后，通过射频线传输到低噪声放大器放大后传输回到矢网中，操作电脑1将直接对矢网数据进行读取和处理操作；同时，根据测量需求，通过网线2将控制指令传送给牵引式自动测量平台的控制系统，进一步通过数据传输线10控制平台。
步骤3：初步对准，分析计算定标误差。首先，放置定标体在转台上，移动天线使天线中心与定标体中心粗略对准，以此时天线位置为坐标原点，天线照射方向为z轴正方向，天线测试架横轴正值方向为x轴正方向，纵轴正值方向为y轴正方向，建立空间三维直角坐标系。基于精密光学仪器测定，真实定标体真实放置位置为(x0,y0,z0):(0.085,0.078,1.443)，但通常的，我们假设定标体理想对准位置为(0,0,0)。收发天线增益分别为Gt(θt)与Gr(θr)，内场试验场景如图6，外场试验场景如图7；考虑箔条测量的背景环境影响因素11下的雷达方程有：
式(20)中，测量定标体时的回波功率，/>测量箔条时的回波功率，Pt：发射天线的发射功率，σc：定标体RCS，σt：箔条RCS，Rt：发射天线到定标体的距离，Rr：接收天线到定标体的距离，γMET：背景气象衰减，PMET：背景气象散射，Ae(θr)：接收天线有效口径；有：
式(21)中，Ae(θr)：接收天线有效口径，Gr(θr)：接收天线在θr角度上的增益，λ为波长；
因此，可以得到箔条RCS：
式(22)中，σt：箔条RCS，测量定标体时的回波功率，/>测量箔条时的回波功率，PMET：背景气象散射，σc：定标体RCS；
在实验中，我们将天线测量模块15连接至数据处理模块14，数据处理模块14包含1-6和10，天线测量模块15包含7-9，在使用时收发天线可以沿x、y正负方向移动；由于理想定标体位置17与实际定标体位置存在偏差16，在定标过程中，一定会出现回波功率误差。在常规箔条云RCS研究时，我们通常使用一对增益为G0的准单站天线进行测量。此时，非对准造成的回波功率误差有：
式(23)中，回波功率误差，Pt：发射天线的发射功率，γMET：背景气象衰减，σc：定标体RCS，G0：等效单站天线增益，θ0：以单站天线为坐标原点，/>定标体真实位置所在的球坐标信息。综上所述，发明误差产生原因及其校正方法如图1。
步骤4：移动天线，交叉扫描测量定标体，得到测量数据。将收发天线沿x轴正负方向，y轴正负方向进行移动，收集移动过程中的散射回波数据，记作Ee。步骤3测量条件下测量结果如图6和图7所示。
步骤5：获取测量条件下对应的理论标准数据。在对定标体，尤其是球定标体进行测量时，通常我们采用单站天线20进行。但单站天线使用起来存在时分复用问题，实际一般可以用一对紧贴放置的双站天线a18和双站天线b19，即准单站天线代替。因此，在计算时我们需要对准单站条件21进行等效单站近似22，考虑单双站区别：
式(24)中，R0：等效单站条件下的天线-定标体距离，G0(θ0)：等效单站条件下的天线增益，σquasi：定标体在准单站条件下的RCS，σequiv：定标体在等效单站条件下的RCS；Pquasi：定标体在准单站条件下的回波功率，Pequiv：定标体在等效单站条件下的回波功率，PMET：背景产生的回波，在通常情况下，视作其值恒定，实测结果在频段内波动，平均值为-58.14dB。
式(26)中，d：准单站天线中心间隔距离，该实施例中取为7cm。
考虑(24)，(25)，(26)式，
因此，准单站条件下，定标体散射场可以通过SBR获得：
A可以通过公式(11)，(12)，(13)计算：其中，多边形棱边数量M＝3。对于步骤四的实验，标准仿真结果如图8。
步骤6：基于SRCC对标准结果与实验结果进行特征检测，寻找不同频点处的可能对准位置。首先，将频段内不同频点对应的标准结果与实验结果进行分类提取。然后，将x、y轴结果分别进行SRCC特征检测，通过对比同一位置的标准与实验结果的电场数据，计算SRCC系数，以x轴数据为例，计算方法如下：
式(32)中，Ee(xi)：实验结果，Es(xi)：标准结果，xi：第i个位置，R(E(xi))：在所有Ee(xi)中的位次排序，ρ：SRCC系数，值域为[0,1]，ρ越靠近1，则相关性越强。对于高相关性频点结果搜寻前后结果如图9，图10。第相关性点结果如图11。所有频点搜寻结果图如图12。
步骤7：基于LOF对所有可能点中的离群异常值进行筛除，在筛除过程中，利用手肘法获得筛除门限阈值。首先，将所有可能的对准点形成{(x,y)}点集，对点集中的所有点进行LOF因子计算，对于某点Pn，LOF因子计算公式如下：
式(30)中，Nk(Pn)：Pn附近的k距离领域，Q：Nk(Pn)内一点，lrd(Q)：局部可达密度，计算公式如下：
式(31)中，Ok：Pn的第k临近点，d(P,O)：点P与点O之间的距离，dk(Pn)：点Pn对应的第k距离；在计算获得了每个可能位置的LOF因子后，对其进行从大到小排序。LOF越大，则该点异常的可能性越大。筛除异常点步骤与实施例2一致，手肘法搜寻结果如图13，异常点筛除后结果如图14。
步骤8：计算置信点集内所有点的最小外切圆，以外切圆圆心点为此时箔条云测量场景下的定标体最终对准位置(x0,y0,z0)。对于图12结果，搜寻的对准位置为A(0.066,0.153,2443)；如图14结果，即基于该方法搜寻找到的该实例最终对准位置为B(0.089,0.081,2.443)。
步骤9：根据对准位置(x0,y0,z0)，定义定标体对准误差因子β，可以通过下式计算：
式(32)中，G(0)：对准位置处的天线增益。相关参数可以通过如下公式计算获得：
该实例下计算得到的最终对准位置下，误差修正因子计算为：
在该条件下，真实的对准测量结果可以通过如下公式校正：
式(35)中，Preal：真实的对准测量结果。
步骤10：结果分析。分别从对准位置精度与RCS测量精度两个方向进行，对比观察对准校正是否能够完成下列任务：
1、计算对准位置与实际对准位置是否吻合。
由于实测测量环境未存在极端天气等，光学仪器对准被认为是可信的。经过光学仪器对准，光学仪器搜寻到的对准位置为C(0.085,0.078,2.443)。与本方法搜寻位置，仅有0.005的均方根误差。相比于对准前0.115的均方根误差，提升了95.65％。此外，光学位置有误差校准因子：
βC＝1.624 (36)
2、校正后RCS与实际RCS值是否吻合。
分别针对正方块、坦克、舰船、箔条云进行实际测量，并给予误差校准因子进行修正，修正结果如表1所示：
表1
/>
Claims (8)
1.箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据目标箔条云类型确定测量频率和测量仪器；
步骤2：通过步骤1的测量仪器搭建测量系统；
步骤3：初步对准，分析计算定标误差；
步骤4：移动天线，交叉十字扫描测量定标体，得到测量数据；
步骤5：获取测量条件下对应的理论标准数据；
步骤6：对标准结果与实验结果进行特征检测，寻找不同频点处的可能对准位置；
步骤7：对所有可能点中的离群异常值进行筛除，在筛除过程中，利用手肘法获得筛除门限阈值；
步骤8：计算置信点集内所有点的最小外切圆，以外切圆圆心点为此时箔条云测量场景下的定标体最终对准位置；
步骤9：根据对准位置，定义定标体对准误差因子/>并计算，此时真实的对准测量结果可以进行校正；
步骤10：结果分析；
所述步骤5具体为：采用准单站天线对定标体进行测量，进行等效单站近似，考虑单双站区别：
（1）
式（1）中，：等效单站条件下的天线-定标体距离，/>：等效单站条件下的天线增益，/>：定标体在准单站条件下的RCS，/>：定标体在等效单站条件下的RCS；/>：定标体在准单站条件下的回波功率，/>：定标体在等效单站条件下的回波功率，/>：背景产生的回波，在通常情况下，视作其值恒定；
等效单站天线增益可以计算为：
（2）
式（2）中，准单站和等效单站角度和距离换算条件如（3）、（4）和（5）所示：
（3）
（4）
式（4）中，d：准单站天线中心间隔距离；
（5）
随后基于SBR扫描回波的理论标准数据，准单站条件下，定标体散射场给予SBR获得：
（6）
式（6）中，时谐因子取，k：波数，/>：面元向量，/>是第n个面元到等效单站天线的距离，进一步扩展到与准单站天线的距离/>与/>；/>：照射向第n个面元的等效单站增益，S为照射区总面积；
A通过式（7）计算：
（7）
式（7）中，：入射方向单位矢量，/>：磁场方向单位矢量，/>：电场方向的方位矢量；三者互相垂直，/>：面元感应电流，/>：TE波在介质分界面处的反射系数，/>：TM波在介质面处的反射系数；
和/>表示如式（8）所示：
（8）
式（8）中，：面元介电常数，/>：波束照射小面源的入射角；
式（8）中的积分式用Gordon积分计算如式（9）所示：
（9）
式（9）中，，w：/>的模值，/>：多面形棱边矢量，/>为多边形第m条棱边中点的位置坐标，多边形棱边数量/>。
2.根据权利要求1所述的箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，其特征在于，所述步骤1具体为：根据目标箔条云类型，选择测量频率，并进一步选择对应的测量仪器，测量仪器包括天线、矢量网络分析仪、定标体、功率放大器和低噪声放大器。
3.根据权利要求2所述的箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，其特征在于，所述步骤3具体为：放置定标体，移动天线使天线中心与定标体中心粗略对准，以此时天线位置为坐标原点，天线照射方向为z轴正方向，天线测试架横轴正值方向为x轴正方向，天线测试架纵轴正值方向为y轴正方向，建立空间三维直角坐标系，得到定标体真实放置位置为，定标体理想对准位置为/>，首发天线增益分别为/>与/>，建立坐标系，雷达方程如式（10）所示：
（10）
式（10）中，：测量定标体时的回波功率，/>：测量箔条时的回波功率，/>：发射天线的发射功率，/>：定标体RCS，/>：箔条RCS，/>：发射天线到定标体的距离，/>：接收天线到定标体的距离，/>：背景气象衰减，/>：背景气象散射，/>：接收天线有效口径；
（11）
式（11）中，：接收天线有效口径，/>：接收天线在/>角度上的增益，/>为波长；
（12）
式（12）中，：箔条RCS，/>：测量定标体时的回波功率，/>：测量箔条时的回波功率，：背景气象散射，/>：定标体RCS；
以单站天线为坐标原点，天线照射方向为z轴正方向，准单站天线排布轴向左侧为x轴正方向，构建三维直角坐标，对准位置为(0, 0, z 0)，实际偏差位置为(x 0, y 0, z 0)，对应角度，则：
（13）
式（13）中，：回波功率误差，/>：发射天线的发射功率， />：背景气象衰减，：定标体RCS，G0：等效单站天线增益，/>：以单站天线为坐标原点，/>：定标体真实位置所在的球坐标信息。
4.根据权利要求2所述的箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，其特征在于，所述步骤4具体为：将收发天线沿x轴正负方向，y轴正负方向进行移动，收集移动过程中的散射回波数据，记作。
5.根据权利要求2所述的箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，其特征在于，所述步骤6具体为：将频段内不同频点对应的标准结果与实验结果进行分类提取，然后将x、y轴结果分别进行SRCC特征检测，通过对比同一位置的标准与实验结果的电场数据，计算SRCC系数。
6.根据权利要求2所述的箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，其特征在于，所述步骤7具体为：将所有对准点形成{(x, y)}点集，对点集中的所有点进行LOF因子计算；
对于某点，LOF因子计算公式如下：
（14）
式（14）中，：/>附近的k距离领域，Q：/>内一点，/>：局部可达密度，计算如式（15）所示：
（15）
式（15）中，O k：的第k临近点，d (P, O)：点P与点O之间的距离，/>：点/>对应的第k距离；
计算获得了每个可能位置的LOF因子后，对其进行从大到小排序，LOF越大，则该点异常的可能性越大；筛除异常点步骤如下：步骤1，计算点集内所有点的平均位置；步骤2，计算点集内所有点的RMSE和并记录；步骤3，去除此时点集内的最大LOF点；步骤4，重复步骤1-3，直到RMSE基本趋于不变；步骤5，绘制RMSE-去除点数目的变化曲线；步骤6，基于手肘法，找到拐点位置，获取对应的LOF阈值；步骤7，将所有的LOF高于阈值的点全部筛除，得到高置信点集。
7.根据权利要求2所述的箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，其特征在于，所述步骤9具体为：根据对准位置，定义定标体对准误差因子/>，通过式（16）计算：
（16）
式（16）中，：对准位置处的天线增益；
，/>，/>通过式（17）计算：
（17）
在该条件下，真实的对准测量结果通过式（18）校正：
（18）
式（18）中，：真实的对准测量结果。
8.根据权利要求2所述的箔条云测量场景下的定标对准误差修正方法，其特征在于，所述步骤10具体为：分别从对准位置精度与RCS测量精度两个方向，对比观察对准校正是否满足：1、计算对准位置与实际对准位置是否吻合；2、校正后RCS与实际RCS值是否吻合。
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