一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，包括首先定义交叉极化比，其次计算无角误差时的交叉极化比，再次计算有角误差时的交叉极化比，进而计算系统的角度偏差，最后求取存在角误差时的接收矩阵，反演出真实散射矩阵。该方法解决了利用二面角作为定标体旋转时，角度不能精确对准而引入角度偏差的问题，提高了角度偏差求取精度，提升了极化定标效果。

A Method of Correcting Angle Error in RCS Measurement by Rotating Dihedral Angle

The present invention relates to a method for correcting angular error in RCS measurement by rotating dihedral angle, which includes defining cross polarization ratio at first, calculating cross polarization ratio without angular error, calculating cross polarization ratio with angular error again, then calculating angle deviation of the system, finally calculating the receiving matrix with angular error, and inverting the true scattering matrix. This method solves the problem of angle deviation caused by inaccurate angle alignment when the dihedral angle is used as the calibration body to rotate, improves the accuracy of angle deviation calculation, and improves the polarization calibration effect.

【技术实现步骤摘要】
一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法
本专利技术涉及雷达散射截面
，尤其涉及一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法。
技术介绍
在雷达极化散射截面的实际测量系统中，由于定标体的对准精度有限，以及转台本身的局限性，导致定标体旋转时引入角度偏差，这将直接影响求取目标真实的雷达散射截面(RCS)。传统的极化定标中，给出的校准模型没有特别考虑二面角的角度偏差问题，这势必会影响后续RCS的准确测量。因此，如何准确的提取这个角度偏差，并将其消除，对于得到准确的结果至关重要。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的问题是现有技术中求取雷达散射截面时未准确消除角度偏差的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，包括：S1、设RCS测量系统的接收矩阵为r，对其进行归一化后，根据归一化的接收矩阵定义交叉极化比；S2、计算旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)，进而计算无角误差时的交叉极化比，其中θ代表二面角围绕雷达视线方向旋转的角度；S3、计算存在角误差时的旋转二面角的散射测量矩阵利用无角误差时的交叉极化比计算有角误差时的交叉极化比，进而计算得到系统的角度偏差α；S4、根据得到的角度偏差α求取存在角误差时的接收矩阵rα，带入公式反演出真实散射矩阵Tα。优选地，所述步骤S1包括：所述接收矩阵r表达式如下：其中，rpq中q代表发射极化，p代表接收极化，q、p分别为h极化或v极化；代表RCS测量系统的发射矩阵t的共轭转置矩阵；对接收矩阵r进行归一化处理，并定义交叉极化比εh、εv，得到：优选地，所述步骤S2中计算旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)时，包括：设旋转二面角的散射矩阵D(θ)为：其中，kD代表依赖于二面角大小的系数；旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)为：M(d)(θ)＝kkDrD(θ)t；其中，k代表相位依赖常数；对散射测量矩阵M(d)(θ)进行展开得到：其中，θ＝θ0+α，θ0代表二面角围绕雷达视线方向旋转的真实角度，α代表角度偏差。优选地，所述步骤S2中计算无角误差时的交叉极化比εh,0、εv,0时，设α＝0，的傅里叶系数比为：反演出无角误差时的交叉极化比εh,0、εv,0为：优选地，所述步骤S2中计算无角误差时的交叉极化比εh,0、εv,0时，令2θ分别等于0和π/2，根据相应的M(d)(θ)展开项的比值求得的值，进而计算得交叉极化比εh,0、εv,0的具体数值。优选地，所述步骤S3计算存在角误差时的旋转二面角的散射测量矩阵时，α≠0，推导得存在角误差的交叉极化比εh,α、εv,α表达式为：优选地，所述步骤S3中计算得到系统的角度偏差α时，有角误差时的交叉极化比εh,α、εv,α是关于角度偏差α的函数，在角度偏差α具体值处，εh,α、εv,α与无角误差时的交叉极化比εh,0、εv,0最接近。优选地，当α≠0且α为定值，所述步骤S3中计算得到系统的角度偏差α时，求取有、无角误差时的交叉极化比的偏差：Δdh＝|εh,α-εh,0|，Δdv＝|εv,α-εv,0|；画出Δdh和/或Δdv关于角度偏差α的关系曲线，最低点对应的值为角度偏差α的具体数值。优选地，当α≠0且服从对称均匀分布，所述步骤S2中求取不同角度下的无角误差时交叉极化比εh,0,i、εv,0,i；所述步骤S3中计算得到系统的角度偏差α时，求取有、无角误差时的交叉极化比的偏差：Δdh,i＝|εh,α,i-εh,0,i|，Δdv,i＝|εv,α,i-εv,0,i|；画出Δdh,i和/或Δdv,i关于角度偏差α的关系曲线，最低点对应的值为角度偏差α的具体数值。优选地，所述步骤S4中，k'＝1，根据得到系统的角度偏差α求取存在角误差时的接收矩阵rα，带入公式反演出真实散射矩阵Tα。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供了一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，首先在理想情况下，求取系统收发矩阵的交叉极化比参数；接着给定一定范围的角误差值，求取角度偏差存在时，系统收发矩阵的交叉极化比参数，得到其与理想情况下的交叉极化参数的差值，进而得到角误差的值；最后根据角误差的值求取系统的收发矩阵，进而对存在角度偏差的目标矩阵进行角误差修正。本专利技术利用旋转的二面角数据计算角度偏差，提高了角度偏差求取精度，提升了极化定标效果，实现了对测量目标进行旋转角度偏差修正。附图说明图1是本专利技术实施例一中利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法步骤示意图；图2是本专利技术实施例二中没有角度偏差时交叉极化比偏差随角度偏差的变化图；图3是本专利技术实施例二中存在角度偏差时交叉极化比偏差随角度偏差的变化图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一如图1所示，本专利技术实施例提供的一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，包括如下步骤：S1、设RCS测量系统的接收矩阵为r，发射矩阵为t，对接收矩阵为r进行归一化后，根据归一化的接收矩阵定义交叉极化比。RCS测量系统的接收矩阵r和发射矩阵t为共轭转置的关系，即S2、计算旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)，进而计算无角误差时的交叉极化比，其中θ代表二面角围绕雷达视线方向旋转的角度。S3、计算存在角误差时的旋转二面角的散射测量矩阵利用无角误差时的交叉极化比计算有角误差时的交叉极化比，进而计算得到系统的角误差，即角度偏差α。S4、根据得到的角度偏差α求取存在角误差时的接收矩阵rα和发射矩阵tα，带入公式反演出真实散射矩阵Tα，其中k'为常数，实际中可以测得，仿真时可设默认值为1，不影响结果。代表存在角误差时的旋转二面角的散射测量矩阵。本专利技术采用了一种新的角度偏差反演方法，利用交叉极化比和旋转二面角的散射测量矩阵进行雷达散射截面测量中的角误差反演及修正，弥补了以往角度偏差修正的缺失，提高了极化定标精度，进而提升目标真实的RCS提取准确性。优选地，步骤S1包括：在RCS测量系统中，接收矩阵r表达式如下：其中，rpq中q代表发射极化，p代表接收极化，q、p分别为h(水平)极化或v(垂直)极化；代表RCS测量系统的发射矩阵t的共轭转置矩阵。对接收矩阵r进行归一化处理并定义交叉极化比εh、εv，得到：需要说明的是，公式2中定义的εh和εv均为交叉极化比，实际测量中可以只通过εh或εv进行计算实现修正，也可以两个同时计算，通过交叉极化比εh或εv进行计算得到的角度偏差相同。优选地，步骤S2中计算旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)时，包括：设旋转二面角的散射矩阵D(θ)为：其中，θ代表二面角围绕雷达视线方向旋转的角度，kD代表依赖于二面角大小的系数。则旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)为：M(d)(θ)＝kkDrD(θ)t公式4；其中，k代表相位依赖常数。对上述公式4中的散射测量矩阵M(d)(θ)进行展开得到：其中，θ＝θ0+α，θ0代表二面角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，其特征在于，包括：S1、设RCS测量系统的接收矩阵为r，对其进行归一化后，根据归一化的接收矩阵定义交叉极化比；S2、计算旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)，进而计算无角误差时的交叉极化比，其中θ代表二面角围绕雷达视线方向旋转的角度；S3、计算存在角误差时的旋转二面角的散射测量矩阵

【技术特征摘要】
1.一种利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，其特征在于，包括：S1、设RCS测量系统的接收矩阵为r，对其进行归一化后，根据归一化的接收矩阵定义交叉极化比；S2、计算旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)，进而计算无角误差时的交叉极化比，其中θ代表二面角围绕雷达视线方向旋转的角度；S3、计算存在角误差时的旋转二面角的散射测量矩阵利用无角误差时的交叉极化比计算有角误差时的交叉极化比，进而计算得到系统的角度偏差α；S4、根据得到的角度偏差α求取存在角误差时的接收矩阵rα，带入公式反演出真实散射矩阵Tα。2.根据权利要求1所述的利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：所述接收矩阵r表达式如下：其中，rpq中q代表发射极化，p代表接收极化，q、p分别为h极化或v极化；代表RCS测量系统的发射矩阵t的共轭转置矩阵；对接收矩阵r进行归一化处理，并定义交叉极化比εh、εv，得到：3.根据权利要求2所述的利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，其特征在于，所述步骤S2中计算旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)时，包括：设旋转二面角的散射矩阵D(θ)为：其中，kD代表依赖于二面角大小的系数；旋转二面角的散射测量矩阵M(d)(θ)为：M(d)(θ)＝kkDrD(θ)t；其中，k代表相位依赖常数；对散射测量矩阵M(d)(θ)进行展开得到：其中，θ＝θ0+α，θ0代表二面角围绕雷达视线方向旋转的真实角度，α代表角度偏差。4.根据权利要求3所述的利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，其特征在于，所述步骤S2中计算无角误差时的交叉极化比εh,0、εv,0时，设α＝0，的傅里叶系数比为：反演出无角误差时的交叉极化比εh,0、εv,0为：5.根据权利要求4所述的利用旋转二面角修正RCS测量中角误差的方法，其特征在于：所述步骤S2中计算无角误差时的交叉极...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳，吕鸣，张良聪，侯浩浩，张秋梅，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11