一種雷達目標RCS與散射中心同步測試方法與流程
2023-09-24 05:02:20 2
本發明涉及一種雷達目標rcs與散射中心同步測試方法。
背景技術：
雷達散射截面是定量表徵目標對雷達照射波散射強弱的物理量。隨著電子戰的迅猛發展，隱身武器的大規模使用成為現代戰爭的一個顯著特徵。隱身技術能有效減小雷達發現目標的距離，成為增強突擊能力或保護自身的重要手段。目標的隱身性能主要取決於其rcs的大小，因而以各種方法縮減雷達散射截面，就成為研究隱身技術的主要目標。這就需要對各種目標進行rcs測試以及散射中心測試，獲取目標強散射點的空間分布，為隱身改造提供實測支撐。
rcs測試是最接近常規雷達工作方式的一種測試方法，其特徵是收發共用一副天線，利用定向耦合器/環形器來分離發射和接收信號。如圖1所示，被測目標放置在目標支架上，由測試轉臺帶動目標做角度旋轉，天線正對目標擺放，發射機產生的信號經定向耦合器的主路送到收發天線，天線將該信號輻射出去；目標的回波信號通過接收天線被接收，並送到定向耦合器，經定向耦合器的耦合埠耦合出回波信號，並送到接收機；接收機通過處理分析回波信號，得到目標的各個角度下的rcs特性，完成相應測試。
散射中心成像是藉助轉臺旋轉產生方位上的解析度，使得橫向上的散射點能夠分開。如圖2所示，雷達天線固定於某一位置不動，θ為目標繞旋轉中心o逆時針旋轉角度，為目標上各點的極坐標(逆時針方向旋轉)。圖中u-v坐標系是相對於雷達天線固定的，其坐標原點為目標旋轉中心o，雷達到旋轉中心的距離r0為一常數，o坐標系是固定於目標上的一組坐標，它隨目標旋轉而旋轉，坐標原點同樣在o點。對於採集到的數據通過ifft、插值、積分三步，完成卷積-反投影法運算過程，得到目標散射中心分布函數g(x,y)。
rcs測試的具體工作流程如下所示：
步驟1：測試轉臺按照預先設置的起始角度以及角度間隔旋，轉測試每一個角度空背景下的複數回波數據s21空背景；
步驟2：放置標準定標球於目標支架上，在測試轉臺帶動下測試相同起始角度以及角度間隔下的定標體回波數據s21標準體；
步驟3：移走定標體，放置被測目標於目標支架上，測試轉臺帶動下測試相同起始角度以及角度間隔下的目標回波數據s21目標；
根據計算被測目標的每一個測試角度下的rcs數據；
其中，σ標準為標準球體的理論rcs數據，跟定標球的半徑以及測試頻率有關，通過梅級數展開來獲得理論數據。
散射中心成像測試的具體工作流程如下所示：
步驟4：放置被測目標於目標支架上，轉臺按照預先設置好的起始角度以及角度間隔進行旋轉獲取每個角度下的目標回波數據s21目標，通過ifft、插值、積分三步，完成卷積-反投影法的運算過程來獲取目標的散射中心像。
以上兩種測試功能在已有的測試中都是單獨進行，未能將兩種測試流程有效地結合起來，每一個測試步驟的測量時間從半小時到十幾個小時不等，兩種測試功能分開測試的效率極為低下，並且散射中心為各個散射點之間的相對數據，未能對測試數據進行有效的定標。
技術實現要素：
本發明的目的在於提出一種雷達目標rcs與散射中心同步測試方法，在實現rcs測試的同時，獲取雷達目標的散射中心分布，並對散射中心進行定標處理，提高測試效率，解決散射中心數據定標問題，實現散射中心的定量測試。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種雷達目標rcs與散射中心同步測試方法，包括如下步驟：
a測試轉臺按照預先設置的起始角度以及角度間隔旋轉，測試每一個角度空背景下的複數回波數據s21空背景；
b放置標準定標球於目標支架上，在測試轉臺的帶動下測試相同起始角度以及角度間隔下的定標體回波數據s21標準體；
c移走標準定標球，放置被測目標於目標支架上，測試轉臺帶動下測試相同起始角度以及角度間隔下的目標回波數據s21目標；
d計算獲取目標每一角度下的rcs數據σθ，利用σθ對步驟c中的s21目標進行定標，並通過卷積-反投影運算得到目標的散射中心像。
優選地，所述步驟d中，s21目標與σθ進行整合變換的過程如下：
s21目標為一個二維數組，其坐標分別為頻率以及角度，每一個數據為複數數據；
σθ為一個二維數組，其坐標分別為頻率以及角度，每一個數據為實數數據；
為了對s21目標定標，採用獲取到的相同角度與相同頻率下的σθ的幅度數值對s21目標進行歸一化處理，將變換之後的s21目標-定標進行卷積-反投影運算，得到目標定標之後的散射中心像。
本發明具有如下優點：
本發明方法具有很好的測試效率與散射成像標定手段，將常規的兩種測量方法(即rcs測試與散射中心成像測試)有機的結合在一起，在進行rcs測量的同時進行了散射中心的分布診斷，並對散射中心測量數據進行定標處理，大大的提升了測試效率並解決了散射成像標定問題，在rcs測試診斷領域具有很好的推廣和使用價值。本發明方法通過有效的減少測試步驟，節省了大量的時間，效率提升了將近30％。
附圖說明
圖1為rcs測試原理圖；
圖2為測試轉臺成像測試原理圖；
圖3為本發明中一種雷達目標rcs與散射中心同步測試方法的流程框圖。
具體實施方式
下面結合附圖以及具體實施方式對本發明作進一步詳細說明：
如圖3所示，一種雷達目標rcs與散射中心同步測試方法，包括如下步驟：
a測試轉臺按照預先設置的起始角度以及角度間隔旋轉，測試每一個角度空背景下的複數回波數據s21空背景；
b放置標準定標球於目標支架上，在測試轉臺的帶動下測試相同起始角度以及角度間隔下的定標體回波數據s21標準體；
c移走標準定標球，放置被測目標於目標支架上，測試轉臺帶動下測試相同起始角度以及角度間隔下的目標回波數據s21目標；
d計算獲取目標每一角度下的rcs數據σθ，利用σθ對步驟c中的s21目標進行定標，並通過卷積-反投影運算得到目標的散射中心像。
其中，rcs數據σθ的獲取為本領域的公知技術，此處不再詳細贅述。
本發明方法將rcs數據與散射中心成像有機的結合在一起，將步驟由四步縮減為三步，效率提升了將近30％，借鑑rcs定標方法實現了散射中心像的定標。
對於本發明，散射中心像的定標是一個關鍵問題，步驟d中獲取的數據σθ只有幅度數據沒有相位信息，不能用這個數據直接進行卷積-反投影法獲取散射中心像，需要對幅相數據s21目標以及σθ進行整合變換，其具體過程如下：
s21目標為一個二維數組，其坐標分別為頻率以及角度，每一個數據為複數數據；
σθ為一個二維數組，其坐標分別為頻率以及角度，每一個數據為實數數據。
為了對s21目標進行定標，採用獲取到的相同角度與相同頻率下的σθ的幅度數值進行歸一化處理(實際操作過程為數據替換)，然後將變換之後的s21目標-定標進行卷積-反投影運算，得到目標定標之後的散射中心像。
本發明方法與現有技術相比具有如下優勢：
1.測試效率高：在進行rcs測試的同時進行了散射中心的成像診斷，大大提升了測試效率，為軍備保障提供了有力支撐。2.散射中心成像診斷的有效定標：借鑑rcs校準方法對散射成像進行了有效的定標，解決了成像不定標的問題。
當然，以上說明僅僅為本發明的較佳實施例，本發明並不限於列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質範圍之內，理應受到本發明的保護。