船舶rcs的縮尺模型湖面試驗方法及系統的製作方法

2023-11-01 15:29:02 2

船舶rcs的縮尺模型湖面試驗方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種船舶RCS的縮尺模型湖面試驗方法及系統，其中方法包括以下步驟：內陸湖泊水面環境下，向水面的被測物體船舶縮尺模型發射一系列窄帶脈衝簇；採集船舶縮尺模型的回波信號；將採集的回波信號變換為預先定義的時域信號；對變換後的時域信號，把預定時間窗口外的所有信號置零，並濾掉相互作用的回波，得到目標一維成像曲線；在保持測量系統狀態不變的情況下，採用上述方法對定標體進行測量並計算，得到定標體的成像幅值；採用相對定標法，使用定標體的成像幅值對目標的一維成像曲線進行歸一化處理，獲得定標後的目標一維成像曲線，並將其變換到頻域，得到縮尺模型的RCS測試數據；將縮尺模型的RCS測試數據轉換成實船RCS。
【專利說明】船舶RCS的縮尺模型湖面試驗方法及系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及船舶雷達波隱身性設計的試驗驗證領域，尤其涉及一種船舶RCS(雷 達散射截面）的縮尺模型湖面試驗方法，可適用於船舶縮尺模型與水面的複合散射RCS試 驗研究與設計驗證。

【背景技術】
[0002] 船舶作為水面運行的平臺，其RCS取決於目標與水面的複合散射作用。國家相關 標準中規定的實船雷達波隱身性指標測試和考核，是在海面上進行的，有別於飛機等空中 目標的本體試驗，海面上實船測試與其它目標的本體散射測試最本質的區別，在於測試中 目標與半空間介質表面是近距離接觸的，由於船體與周圍附近海面互耦散射的距離比較 近，在測量中，無法通過時域濾波進行剔除，因此，實船測試客觀上已從目標本體散射擴展 至船體與附近海面的複合散射，在水面船舶目標的隱身性設計中，需要在接近實船測試的 水面環境下，控制目標回波強度，並有針對性的採取設計措施。
[0003] 為確保總體雷達波隱身性設計指標滿足要求，化解設計風險，需要按照成體系設 計思想，採用"仿真+試驗"的方法，分階段開展研究：
[0004] (1)通過RCS數值仿真，研究全船RCS及對應的船上強散射源成因和分布，指導指 標分解設計，預測各種隱身措施對全船RCS的改善效果；
[0005] (2)開展船舶縮尺模型與水面的複合散射特性試驗，定量分析和驗證水面對測量 結果的影響，在模擬實船考核狀態的條件下，通過試驗掌握全船實際可達的RCS值，制定對 應的抑制措施和設計方案。
[0006] 其中，試驗工作需要滿足船舶目標與水面的複合散射特性試驗需要，由於海面測 試受天氣的影響較大，且不利於處於內陸地域的設計部門開展研究，因此在內陸湖面開展 試驗可解決上述問題，水面船舶目標雷達波隱身性設計的模擬試驗和驗證應具有綜合性 的功能。檢索國內外文獻，關於水面船舶目標雷達波隱身性設計的綜合模擬驗證尚屬空白。


【發明內容】

[0007] 本發明的目的在於提供一種船舶RCS的縮尺模型湖面試驗方法，利用開闊湖面環 境進行水面船舶目標RCS測試，滿足船舶目標與水面的複合散射特性試驗需要。
[0008] 為了達到上述目的，本發明提供了一種船舶RCS的縮尺模型湖面試驗方法，包括 以下步驟：
[0009] 內陸湖泊水面環境下，向水面的被測物體船舶縮尺模型發射一系列窄帶脈衝簇， 每一簇內包含有n個載頻以間隔為A f遞增的脈衝；
[0010] 採集船舶縮尺模型的回波信號；
[0011] 採用快速傅立葉變換將採集的回波信號變換為預先定義的時域信號；
[0012] 對變換後的時域信號，把預定時間窗口外的所有信號置零，並濾掉相互作用的回 波，得到目標一維成像曲線；
[0013] 在保持測量系統狀態不變的情況下，採用上述方法對定標體進行測量並計算，得 到定標體的成像幅值；
[0014] 採用相對定標法，使用定標體的成像幅值對目標的一維成像曲線進行歸一化處 理，獲得定標後的目標一維成像曲線，並將其變換到頻域，得到縮尺模型的RCS測試數據；
[0015] 將縮尺模型的RCS測試數據轉換成實船RCS。
[0016] 接上述技術方案，步驟將縮尺模型的RCS測試數據轉換成實船RCS中，具體根據電 磁縮比定律，當縮比因子為s時，有：
[0017] I' =l/s,f/ = fXs, 〇' = 〇 /s2
[0018] 其中，1為目標長度，f為目標測試頻率，O為目標RCS，T為縮比後的目標長度， f'為縮比後所需的目標測試頻率，〇'為縮比後目標的RCS。

【權利要求】
1. 一種船舶RCS的縮尺模型湖面試驗方法，其特徵在於，包括以下步驟： 內陸湖泊水面環境下，向水面的被測物體船舶縮尺模型發射一系列窄帶脈衝簇，每一 簇內包含有n個載頻以間隔為Af遞增的脈衝； 採集船舶縮尺模型的回波信號； 採用快速傅立葉變換將採集的回波信號變換為預先定義的時域信號； 對變換後的時域信號，把預定時間窗口外的所有信號置零，並濾掉相互作用的回波，得 到目標一維成像曲線； 在保持測量系統狀態不變的情況下，採用上述方法對定標體進行測量並計算，得到定 標體的成像幅值； 採用相對定標法，使用定標體的成像幅值對目標的一維成像曲線進行歸一化處理，獲 得定標後的目標一維成像曲線，並將其變換到頻域，得到縮尺模型的RCS測試數據； 將縮尺模型的RCS測試數據轉換成實船RCS。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟將縮尺模型的RCS測試數據轉換成實 船RCS中，具體根據電磁縮比定律，當縮比因子為s時，有： 1'= 1/s,f=fXs,〇'=〇/s2 其中，i為目標長度，f為目標測試頻率，〇為目標rcs,r為縮比後的目標長度，；r為縮比後所需的目標測試頻率，〇 '為縮比後目標的RCS。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述窄帶脈衝簇的脈衝寬度為

其中△。為縮尺模型的最大尺寸，頻率脈衝增量Af滿足 為電磁 9 9 波從發射天線至縮尺模型的往返時間。
4. 一種船舶RCS的縮尺模型湖面試驗系統，其特徵在於，包括： 脈衝發射模塊，用於在內陸湖泊水面環境下，向水面的被測物體船舶縮尺模型發射一 系列窄帶脈衝簇，每一簇內包含有n個載頻以間隔為Af遞增的脈衝； 採集模塊，用於採集船舶縮尺模型的回波信號； 傅立葉變換模塊，用於採用快速傅立葉變換將採集的回波信號變換為預先定義的時域 信號； 濾波模塊，用於對變換後的時域信號，把預定時間窗口外的所有信號置零，並濾掉相互 作用的回波，得到目標一維成像曲線； 定標體測量模塊，用於在保持測量系統狀態不變的情況下，採用上述方法對定標體進 行測量並計算，得到定標體的成像幅值； RCS測試數據處理模塊，用於採用相對定標法，使用定標體的成像幅值對目標的一維成 像曲線進行歸一化處理，獲得定標後的目標一維成像曲線，並將其變換到頻域，得到縮尺模 型的RCS測試數據； 數據轉換模塊，用於將縮尺模型的RCS測試數據轉換成實船RCS。
5. 根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，數據轉換模塊具體用於根據電磁縮比定 律，當縮比因子為s時，有： 1'= 1/s,f=fXs,〇'=〇/s2 其中，i為目標長度，f為目標測試頻率，〇為目標rcs,r為縮比後的目標長度，；r為縮比後所需的目標測試頻率，〇 '為縮比後目標的RCS。
6.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述窄帶脈衝簇的脈衝寬度為
其中△。為縮尺模型的最大尺寸，頻率脈衝增量Af滿足
為電磁 波從發射天線至縮尺模型的往返時間。
【文檔編號】G01S7/40GK104407331SQ201410631860
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】吳楠, 陳亮, 彭剛, 程洪, 鄭生全 申請人:中國艦船研究設計中心