一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法技术

本申请提供一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法，由于雷达目标散射特性测量技术是对目标散射缺陷进行检测和判别的重要手段，在低散射技术研究、生产和维护等全流程中有着不可或缺的作用，然而目前的雷达散射特性测量技术存在成本高，耗时长，体积大等缺陷；本申请利用超宽带多通道雷达结合稀疏多天线阵列实现了一种可在多个频段，由单人手持本检测仪对被测目标进行快速检测的装置，并且可以实时获得不同频段下的雷达目标散射量值，为快速检修提供可靠的依据和支撑，本检测装置作为散射特性检测领域的补充，具有超宽带、单人化，小型化，轻量化，快速化等优势。快速化等优势。快速化等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法


[0001]本专利技术涉及微波探测
，特别涉及一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法。

技术介绍

[0002]雷达目标散射特性测量技术是对目标散射缺陷进行检测和判别的重要手段，在低散射技术研究、生产和维护等全流程中有着不可或缺的作用；目前对散射性能进行检测基本是依靠紧缩场、近场等大型微波暗室进行，近些年也有一些机动式散射测试的相关设备，但是也对场地，运输、存储以及使用等方面存在较高的技术要求。
[0003]大型紧缩场、近场等微波暗室的建设成本包含基础设施建设，暗室内部吸波材料建设，系统建设等，日常维护费也居高不下，对被测物体进行单次雷达散射特性检测时的时长以及单次检测成本也是所有测试手段中最高的，优势是可进行整体测试，一般用于待测物体的出厂检验，无法解决待测物体出厂后的日常维护检测问题。
[0004]机动式散射测试设备可作为日常维护检测设备，可对待测物体进行局部检测，虽然解决了定期在设备停放区域进行高精度局部检查的难题，但考虑到所有频段的高分辨率及高低俯仰测量的稳定性，原理上也必须采用大合成孔径角的导轨及车体，整体体积较大，在使用情境上也存在一定局限性，同时设备的制造成本较高。
[0005]其中《一种便携式雷达散射特性测试装置及方法》(申请公开号：CN111948178A)的主要作用是检测并分析被测雷达吸波涂层的诊断与评估，获得被测雷达吸波涂层的高精度散射图像。通过对比此专利技术发现，此专利技术的被测物体为雷达，检测目标为待测雷达的吸波涂层，属于单天线自发自收的模式。而本专利技术则是对待测物体，待测装备等的综合雷达散射特性评估，包括但不限于吸波涂层的剥落问题，也包括对外型以及各种姿态下的雷达散射特性评估，采用多发多收的方式，极大的提高了检测效率。
[0006]此外，由于是手持，人体持有装置时的抖动极容易影响检测的质量，这个可以参考相机拍摄，例如人体持有相机并曝光拍照物体，曝光的时间越长人体的抖动对相片成品的影响越大；因此为了满足本申请的手持需要，需要实现单次快拍（快速采集拍摄），避免在长时间的物体检测过程中，由于手持的抖动影响到检测的质量。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法，以提供一个满足手持便捷需要的雷达目标散射特性检测方法。雷达目标散射特性测量技术是对目标散射缺陷进行检测和判别的重要手段，在低散射技术研究、生产和维护等全流程中有着不可或缺的作用，通过
技术介绍
的描述可得知，目前的雷达散射特性测量技术存在成本高，耗时长，体积大等问题。本申请利用超宽带多通道雷达结合稀疏多天线阵列实现了一种可在多个频段，由单人手持本检测仪对被测目标进行快速检测的装置，并且可以实时获得不同频段下的雷达目标散射量值，为快速检修提供可靠的依据和支撑，本检测装
置作为散射特性检测领域的补充，具有超宽带、单人化，小型化，轻量化，快速化等优势。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法，包括以下步骤：S1：通过M组发射链路产生多路微波信号，并通过限制各路微波信号不同带宽的方案使得各组发射链路产生不同频段的微波信号，以实现各发射链路所产生微波信号的区分；S2：M组发射链路对各自所产生的微波信号进行调制，合成后输出至各发射链路所对应的各自发射天线；其中，通过多发多收的天线设计方案得到M*N个虚拟阵元的阵列，以将M个发射天线发射的微波信号至待检测目标进行探测，经过反射后到达N个接收天线，达到用一定数量的天线获取大面积的检测区域；S3：N个接收天线将反射的信号传输至N组接收链路，其中每个接收链路都能接收到全频段的数据信号，并进行解调，然后传输给数据采集及处理模块；S4：数据采集及处理模块通过内部的FPGA单元和高速AD单元对传入的信号进行采集，具体为通过FPGA单元进行时序的控制，配合高速AD单元对信号进行采集，获取到N个接收链路的数据信号，实现单次快拍；然后通过FPGA单元对N个接收链路的数据信号进行并行运算后，从中得到待检测目标的时域或频域数据，并进行近远场变换得到成像数据；S5：通过空间定位模块获取待测目标的成像数据，结合步骤S4得到的成像数据对待检测目标进行三维重建，并标识出有散射缺陷的位置。
[0009]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：进一步地，步骤S1中所述通过限制各路微波信号不同带宽的方案使得各组发射链路产生不同频段的微波信号的具体内容为：在M组发射链路中，设定发射链路1以f0频点作为起始频点，发射链路2在f0频点的基础上增加一个Δ的带宽作为f1频点，Δ作为发射链路频点的变量；同理，下一个发射链路的频点是在上一发射链路频点的基础上增加变量Δ，直至发射链路M在f
m
频点进行信号发射；以此各组发射链路产生不同频段的微波信号。
[0010]进一步地，变量Δ作为发射链路频点的变量，是一个不固定且不均匀的值。
[0011]进一步地，步骤S2中所述通过多发多收的天线设计方案得到M*N个虚拟阵元的阵列的具体内容为： S2.1：将多个发射天线和接收天线设置在一条直线上，设定该条直线为x轴，待检测目标至x轴距离的所在直线为y轴；并将待检测目标位置记为，发射天线位置记为，i= 1~M，接收天线位置记为，j= 1~N；则发射链路时延有：接收链路时延有：式中，c表示为光的传播速度；
S2.2：设定待检测目标距离由发射天线和接收天线组成的天线阵列距离为，且设定大于天线阵列的尺寸，此时对公式（1）公式（2）进行泰勒级数展开，在取前三阶展开时，发射链路时延和接收链路时延近似为：级数展开，在取前三阶展开时，发射链路时延和接收链路时延近似为：则第i个天线发射，第j个天线接收的通道链路整个时延为： S2.3：对公式（5）的相位进行补偿，补偿值设为：则通道补偿后对于第i个天线发射，第j个天线接收的通道时延为：S2.4：根据公式（7）得知，其为的三阶泰勒展开，因此在经过步骤S2.3补偿方案后的多发多收的天线阵列视为等效为M*N个等效阵元，即M*N个虚拟阵元的阵列；其中该阵列是位于处的阵列，为等效相位中心。
[0012]进一步地，步骤S4中所述通过FPGA单元对N个接收链路的数据信号进行并行运算的具体内容为：S4.1：任意一个发射天线发射信号至待检测目标后有对应的一个回波信号至接收天线中，该回波信号包括有I、Q信号，因此每个接收链路都会接收到M个回波信号，其中：I信号具体为：Q信号具体为：式中，A表示为幅度，f表示为对应一个回波信号中的频点，t表示为时间，指产生信号以后的某一个时刻；S4.2：对N个接收链路中的多个回波信号进行并行运算，即对N个接收链路中的各
个回波信号同时进行数据运算；数据运算的内容依次包括现有的距离脉冲压缩运算、距离维插值运算以及距离徙动曲线相位补偿；其中，脉冲压缩运算具体为：共进行了X次脉冲压缩，每次脉冲压缩需要进行一定运算次数的变换运算，变换运算内容包括进行了一次Y点的FFT计算，一次Y点相乘，一次Y点的IFFT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过M组发射链路产生多路微波信号，并通过限制各路微波信号不同带宽的方案使得各组发射链路产生不同频段的微波信号，以实现各发射链路所产生微波信号的区分；S2：M组发射链路对各自所产生的微波信号进行调制，合成后输出至各发射链路所对应的各自发射天线；其中，通过多发多收的天线设计方案得到M*N个虚拟阵元的阵列，以将M个发射天线发射的微波信号至待检测目标进行探测，经过反射后到达N个接收天线，达到用一定数量的天线获取大面积的检测区域；S3：N个接收天线将反射的信号传输至N组接收链路，其中每个接收链路都能接收到全频段的数据信号，并进行解调，然后传输给数据采集及处理模块；S4：数据采集及处理模块通过内部的FPGA单元和高速AD单元对传入的信号进行采集，具体为通过FPGA单元进行时序的控制，配合高速AD单元对信号进行采集，获取到N个接收链路的数据信号，实现单次快拍；然后通过FPGA单元对N个接收链路的数据信号进行并行运算后，从中得到待检测目标的时域或频域数据，并进行近远场变换得到成像数据；S5：通过空间定位模块获取待测目标的成像数据，结合步骤S4得到的成像数据对待检测目标进行三维重建，并标识出有散射缺陷的位置。2.根据权利要求1所述的一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法，其特征在于，步骤S1中所述通过限制各路微波信号不同带宽的方案使得各组发射链路产生不同频段的微波信号的具体内容为：在M组发射链路中，设定发射链路1以f0频点作为起始频点，发射链路2在f0频点的基础上增加一个Δ的带宽作为f1频点，Δ作为发射链路频点的变量；同理，下一个发射链路的频点是在上一发射链路频点的基础上增加变量Δ，直至发射链路M在f
m
频点进行信号发射；以此各组发射链路产生不同频段的微波信号。3.根据权利要求2所述的一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法，其特征在于，变量Δ作为发射链路频点的变量，是一个不固定且不均匀的值。4.根据权利要求1所述的一种手持便携式雷达目标散射特性检测方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，王建昌，韦晓航，
申请(专利权)人：南京安麦森电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：