目标RCS测量中背景提取与抵消的最大概率时域处理方法技术

本发明专利技术公开了一种目标雷达散射截面(RCS)测量中背景提取与抵消的最大概率时域处理方法，该方法基于最大概率原理和固定背景零多普勒杂波(ZDC)提取的滑窗平均处理，利用低散射端帽等一类辅助测量体或者被测目标本身的原始RCS幅相测量数据，经数据域到时间域变换和最大概率门限处理，获得“最大概率”时域ZDC估计；在此基础上再经时间域到数据域的变换，从而获得数据域ZDC的“最大概率”似然估计，消除传统方法中辅助测量体信号残余分量对ZDC估计值的不利影响。通过时域最大概率统计量门限处理，消除了ZDC估计值中辅助测量体散射信号的残余分量，从而提高了ZDC估计精度和后续背景抵消处理的有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信和雷达
，特别涉及一种目标雷达散射截面(RCS)测量中，采用辅助测量体的测量数据或者直接采用目标自身测量数据，导出背景数据并用于背景抵消的时域信号处理方法。
技术介绍
缩比模型或全尺寸目标的微波暗室和外场静态测量是低可探测目标的低散射设计、验证和改进的重要试验手段。在微波暗室和外场RCS静态测量中，一般采用低散射支架支撑被测目标，距离远处的测量雷达固定不动，置于支架上的目标作方位旋转，测量雷达录取旋转目标在不同方位转角下的散射回波并进行背景抵消和定标处理后，得到被测目标的全方位RCS测量数据。典型的外场测量几何关系如图1所示。为了便于讨论目标宽带雷达散射截面(RCS)幅度和相位的测量与定标，定义目标宽带复散射函数(也即一些文献中所称的目标复RCS)为：σ(f)=limR→∞4πR·Es(f)Ei(f)---(1)]]>式中，Ei(f)和Es(f)分别表示雷达入射场(目标处)和目标散射场(雷达天线处)；它同RCS之间的关系为由图1，定标体和待测目标的接收回波功率均满足雷达方程(参见文献E.F.Knott,RadarCrossSection,NewYork:VanNostrandReinhold,1993.)：Pr=PtG2λ2(4π)3R4L·σ---(2)]]>式中，Pr,Pt分别为雷达接收和发射功率；G为天线增益；λ为雷达波长；R为雷达距离；L为双程传输衰减；σ为目标RCS。目标RCS测量中的定标可以采用相对定标法，即：同时测量一个其理论RCS已知的标准定标体和RCS未知的待测目标，依据雷达方程(2)，有：VCr(f)=(PtG2(c/f)2(4π)3R4L)1/2·σC(f)---(3)]]>VTr(f)=(PtG2(c/f)2(4π)3R4L)1/2·σT(f)---(4)]]>式(3)-(4)中，VCr(f),VTr(f)分别表示接收机在宽带RCS测量中收到的定标体回波电压和被测目标回波电压；分别表示定标体的理论复散射函数和被测目标的宽带复散射函数；f为雷达频率；c为传播速度。由式(3)和(4)，目标复散射函数的定标公式可表示为：σT(f)=VTr(f)VCr(f)·σC(f)---(5)]]>式中，为被测目标的复散射函数；为被测定标体的理论复散射函数，可通过精确数值计算得到；VCr(f),VTr(f)分别表示雷达接收机接收到的定标体回波电压和被测目标回波电压。实际RCS测量中雷达接收到的回波信号为复信号，且受到测试场背景和各种噪声的影响。假设测目标和测定标体时雷达接收到的回波信号可表示为：ST(f)＝T(f)+BT(f)+NT(6)和SC(f)＝C(f)+BC(f)+NC(7)式中，ST(f)和SC(f)分别表示测目标和测定标体时雷达接收到的回波信号；T(f)表示目标真实回波；C(f)表示定标体真实回波；BT(f)和BC(f)分别表示测目标和测定标体时的背景回波；NT和NC表示噪声影响，且其均值为E{NT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目标RCS测量中背景提取与抵消的最大概率时域处理方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤‑1：辅助测量体的全方位RCS幅相数据获取在辅助测量体安装于目标支架转顶上的状态下，对辅助测量体作360°全方位旋转测量，获得不同方位角下的窄带或宽带散射回波幅度和相位数据，从而得到“辅助测量体+目标支架”的混合回波宽带测量样本，称为“全方位RCS测量原始幅相数据”；步骤‑2：数据域ZDC估计针对“全方位RCS测量原始幅相数据”中每个测量频点，选择一定宽度的方位窗口做方位滑窗平均处理，得到每个方位下的ZDC估计，包括幅度估计和相位估计值；步骤‑3：ZDC估计的HRRP计算对方位滑窗平均处理得到的每个方位下的ZDC幅相数据作快速逆傅立叶变换(IFFT)，得到每个方位角下ZDC估计的HRRP，也即时域ZDC估计，简记为ZDC‑HRRP，包括幅度和相位；步骤‑4：最大概率幅度和最大概率相位计算通过概率统计直方图处理，求取ZDC‑HRRP每个距离单元下幅度和相位估计的全方位统计量：最大概率幅度Apmax(ti)和最大概率相位φpmax(ti)，i＝1,2,...,Nt，其中Nt表示ZDC‑HRRP的距离单元个数；步骤‑5：基于最大概率统计量的时域门限处理依据上述最大概率幅度和相位统计量设定幅度门限因子和相位门限因子，针对每个距离单元和每个方位的ZDC‑HRRP幅度与相位估计，完成门限处理，即：如果当前单元的ZDC‑HRRP幅度或相位估计与最大概率幅度Apmax(ti)和最大概率相位φpmax(ti)之间的差异超过门限值，则该处的ZDC‑HRRP估计用最大概率幅度Apmax(ti)和最大概率相位φpmax(ti)值替换，如此，得到每个距离单元和方位下的最终ZDC‑HRRP估计值，也即固定背景杂波的高分辨率距离像估计值；步骤‑6：时域背景相减处理对原始测量数据的HRRP与背景杂波的ZDC‑HRRP时域估计之间作相量相减，得到背景抵消后的目标回波时域数据；步骤‑7：时域到数据域变换对背景抵消后的时域数据作一维FFT，得到背景抵消后目标回波的数据域数据，也即目标RCS幅度相位随频率和方位变化的数据，可用于后续各种处理。...

【技术特征摘要】
1.一种目标RCS测量中背景提取与抵消的最大概率时域处理方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤-1：辅助测量体的全方位RCS幅相数据获取在辅助测量体安装于目标支架转顶上的状态下，对辅助测量体作360°全方位旋转测量，获得不同方位角下的窄带或宽带散射回波幅度和相位数据，从而得到“辅助测量体+目标支架”的混合回波宽带测量样本，称为“全方位RCS测量原始幅相数据”；步骤-2：数据域ZDC估计针对“全方位RCS测量原始幅相数据”中每个测量频点，选择一定宽度的方位窗口做方位滑窗平均处理，得到每个方位下的ZDC估计，包括幅度估计和相位估计值；步骤-3：ZDC估计的HRRP计算对方位滑窗平均处理得到的每个方位下的ZDC幅相数据作快速逆傅立叶变换(IFFT)，得到每个方位角下ZDC估计的HRRP，也即时域ZDC估计，简记为ZDC-HRRP，包括幅度和相位；步骤-4：最大概率幅度和最大概率相位计算通过概率统计直方图处理，求取ZDC-HRRP每个距离单元下幅度和相位估计的全方位统计量：最大概率幅度Apmax(ti)和最大概率相位φpmax(ti)，i＝1,2,...,Nt，其中Nt表示ZDC-HRRP的距离单元个数；步骤-5：基于最大概率统计量的时域门限处理依据上述最大概率幅度和相位统计量设定幅度门限因子和相位门限因子，针对每个距离单元和每个方位的ZDC-HRRP幅度与相位估计，完成门限处理，即：如果当前单元的ZDC-HRRP幅度或相位估计与最大概率幅度Apmax(ti)和最大概率相位φpmax(ti)之间的差异超过门限值，则该处的ZDC-HRRP估计用最大概率幅度Apmax(ti)和最大概率相位φpmax(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：许小剑，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11