一种柱面近场测量RCS的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种柱面近场测量RCS的方法。使用仅一个探头正对目标，探头相对于目标构成的近场扫描面为圆柱面的一部分，实现单个探头对目标的柱面近场扫描，获得目标的近场测量数据。由目标的近场测量数据获得目标的原始RCS特性。对目标的原始RCS特性进行探头数据补偿和距离修正，获得目标的RCS特性的计算值。获得标准体的RCS特性的计算值；利用标准体的RCS特性的计算值与实际值之间的关系，根据目标的RCS特性的计算值推算出目标的RCS特性的实际值。本发明专利技术可获得更广的视角，在特定条件下还能节省大量的存储和计算资源。能节省大量的存储和计算资源。能节省大量的存储和计算资源。

【技术实现步骤摘要】
一种柱面近场测量RCS的方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种室内近场、柱面扫描方式测量目标RCS的方法。

技术介绍

[0002]RCS（Radar Cross Section，雷达截面积，也称雷达散射截面）是目标（被测物）在雷达接收方向上反射雷达信号能力的度量，目标的RCS特性是衡量目标隐身性能的关键性指标。现阶段，目标RCS特性的测量方法主要有室内（近场、紧缩场、远场）、室外（远场）测量。其中室内近场测量的方式相比较紧缩场与远场具有测量空间尺寸小、建设费用低等优势。
[0003]现阶段室内近场测量RCS主要采用近场平面成像的方法进行，首先获得目标的二维或者三维像。二维像是指在平面上成的雷达像，在测量中主要对应一维扫描的情况。三维像是指在三维空间中成的雷达像，在测量中主要对应二维扫描的情况。然后通过各类算法外推获得目标的RCS特性。这种平面近场测量RCS的方法具有如下缺点。第一，在获得目标的二维或者三维像的步骤中需要获得大量测试数据进行推演，在此过程中需要占用大量的计算资源以及存储资源。第二，平面式的测量方法获得的目标RCS特性视角有限。具体来说，由于平面扫描方式得到的数据在角度上相对目标来说永远小于
±
90
°
（工程上往往只能做到
±
60
°
左右），无法获得目标360
°
全向的信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提出一种柱面近场测量目标RCS的方法，相比较平面近场测量方式具有更广的视角，相比较现有的近场RCS测量手段可以有效地避开大规模数据计算和存储要求，提高测试硬件资源的利用效率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种柱面近场测量RCS的方法，包括如下步骤。步骤S1：使用仅一个探头正对目标，探头与目标之间的距离符合近场测试的要求，通过转台和垂直扫描架使得探头相对于目标不断变换位置，探头相对于目标构成的近场扫描面为圆柱面的一部分，实现单个探头对目标的柱面近场扫描，获得目标的近场测量数据。步骤S2：由目标的近场测量数据获得目标的原始RCS特性。步骤S3：对目标的原始RCS特性进行探头数据补偿。步骤S4：对进行探头数据补偿后的目标的原始RCS特性进行距离修正，获得目标的RCS特性的计算值。或者，所述步骤S3和步骤S4的顺序同时进行或者任一在前。步骤S5：对标准体采用步骤S1至步骤S4进行测量和处理，获得标准体的RCS特性的计算值；再利用标准体的RCS特性的计算值与实际值之间的关系，根据目标的RCS特性的计算值推算出目标的RCS特性的实际值。
[0006]进一步地，所述步骤S1中，通过单个探头相对于目标在柱面形状的近场扫描面上的不同位置进行测量和计算，模拟出远场的辐射波；所模拟的远场辐射波在与波的传播方向垂直的截面上与平面波具有相同特性；在波的传播方向上呈现幅度衰减、相位周期变化的特点，且在同等频率下相位变化速度是平面波的相位变化速度的两倍。
[0007]进一步地，所述步骤S1中，对探头的发射信号在幅度和相位上均加权，等同于对接
收到的目标的近场测量数据加权。
[0008]进一步地，所述步骤S2中，目标的原始RCS特性与近场测量数据之间的关系如公式一所示。
[0009]公式一为。
[0010]其中，表示符号两边为正比例关系；左端项表示目标的原始RCS特性；ρ表示当前测试位置的探头与Z轴之间的距离，Z轴是探头的所有测试位置构成的柱面的近场扫描面的中心轴，也是贯穿目标的中心点的中心轴；θ表示“所模拟的远场辐射波的位置和原点的连线”与Z轴的夹角；表示“当前测试位置的探头与原点的连线”与X轴的夹角；表示所模拟的远场辐射波在近场扫描面弧度方向的加权系数；z表示当前测试位置的探头的Z轴坐标；a
z
表示所模拟的远场辐射波在Z轴方向的加权系数；表示步骤S1中由单个探头测量得到的目标的近场数据，其中k表示波数；表示目标各散射点在进行距离修正之前的散射系数；表示目标各散射点以圆柱坐标系表示的坐标；ρ
t
表示目标中某个散射点与Z轴之间的距离；表示“目标中某个散射点与原点的连线”与X轴的夹角；z
t
表示目标中某个散射点的Z轴坐标；表示所模拟的远场辐射波的传播方向；dv代表微分算子。
[0011]公式一中，是一个复数，包括幅度和相位两部分；幅度部分amp如公式二所示；相位部分phase如公式三所示。
[0012]公式二为。
[0013]公式三为；其中，λ表示所模拟的远场辐射波的波长。
[0014]进一步地，所述步骤S1中，通过调整所模拟的远场辐射波的传播方向，实现调整所模拟的远场辐射波在传播方向的加权系数，从而得到目标不同方向的原始RCS特性。
[0015]进一步地，所述步骤S3中，所述探头数据补偿是指：在公式一中由替换，同时由替换a
z
；其中，表示探头的方向性参数，θ
p
表示“探头在探头坐标系中产生的辐射方向图与原点的连线”与探头坐标系的正Z轴之间的极角；表示“探头在探头坐标系中产生的辐射方向图与原点的连线在XOY平面的投影线”与探头坐标系的正X轴之间的方位角；所述探头坐标系是指原点设为探头中心点、且跟随探头位置变动的直角坐标系；探头坐标系与原点设为目标中心点的目标坐标系的关系为：探头坐标系的Z轴平行于目标坐标系的Z轴，且探头坐标系的X轴与目标坐标系的Z轴有交点。
[0016]进一步地，所述步骤S4中，所述距离修正是指：在公式一中由替换；表示进行距离修正后的目标各散射点的散射系数，如公式四所示。
[0017]公式四为；其中，R1表示补偿参数，如公式五所示。
[0018]公式五为。
[0019]优选地，当目标在所模拟的远场辐射波的传播方向上的物理尺寸小于测试距离的1/5时，省略步骤S4，直接使用步骤S3得到的探头数据补偿后的目标的原始RCS特性作为目标的RCS特性的计算值。
[0020]本专利技术还公开了一种柱面近场测量RCS的装置，包括柱面近场测量单元、原始RCS计算单元、探头补偿单元、距离修正单元和实际RCS计算单元。所述柱面近场测量单元用于使用仅一个探头正对目标，探头与目标之间的距离符合近场测试的要求，通过转台和垂直扫描架使得探头相对于目标不断变换位置，探头相对于目标构成的近场扫描面为圆柱面的一部分，实现单个探头对目标的柱面近场扫描，获得目标的近场测量数据。所述原始RCS计算单元用于由目标的近场测量数据获得目标的原始RCS特性。所述探头补偿单元用于对目标的原始RCS特性进行探头数据补偿。所述距离修正单元用于对进行探头数据补偿后的目标的原始RCS特性进行距离修正，获得目标的RCS特性的计算值。或者，所述探头补偿单元和距离修正单元同时处理或者任一在前。所述实际RCS计算单元用于对标准体采用柱面近场测量单元、原始RCS计算单元、探头补偿单元、距离修正单元进行测量和处理，获得标准体的RCS特性的计算值；再利用标准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柱面近场测量RCS的方法，其特征是，包括如下步骤；步骤S1：使用仅一个探头正对目标，探头与目标之间的距离符合近场测试的要求，通过转台和垂直扫描架使得探头相对于目标不断变换位置，探头相对于目标构成的近场扫描面为圆柱面的一部分，实现单个探头对目标的柱面近场扫描，获得目标的近场测量数据；步骤S2：由目标的近场测量数据获得目标的原始RCS特性；步骤S3：对目标的原始RCS特性进行探头数据补偿；步骤S4：对进行探头数据补偿后的目标的原始RCS特性进行距离修正，获得目标的RCS特性的计算值；或者，所述步骤S3和步骤S4的顺序同时进行或者任一在前；步骤S5：对标准体采用步骤S1至步骤S4进行测量和处理，获得标准体的RCS特性的计算值；再利用标准体的RCS特性的计算值与实际值之间的关系，根据目标的RCS特性的计算值推算出目标的RCS特性的实际值。2.根据权利要求1所述的柱面近场测量RCS的方法，其特征是，所述步骤S1中，通过单个探头相对于目标在柱面形状的近场扫描面上的不同位置进行测量和计算，模拟出远场的辐射波；所模拟的远场辐射波在与波的传播方向垂直的截面上与平面波具有相同特性；在波的传播方向上呈现幅度衰减、相位周期变化的特点，且在同等频率下相位变化速度是平面波的相位变化速度的两倍。3.根据权利要求1所述的柱面近场测量RCS的方法，其特征是，所述步骤S1中，对探头的发射信号在幅度和相位上均加权，等同于对接收到的目标的近场测量数据加权。4.根据权利要求2所述的柱面近场测量RCS的方法，其特征是，所述步骤S2中，目标的原始RCS特性与近场测量数据之间的关系如公式一所示；公式一为；其中，表示符号两边为正比例关系；左端项表示目标的原始RCS特性；ρ表示当前测试位置的探头与Z轴之间的距离，Z轴是探头的所有测试位置构成的柱面的近场扫描面的中心轴，也是贯穿目标的中心点的中心轴；θ表示“所模拟的远场辐射波的位置和原点的连线”与Z轴的夹角；表示“当前测试位置的探头与原点的连线”与X轴的夹角；表示所模拟的远场辐射波在近场扫描面弧度方向的加权系数；z表示当前测试位置的探头的Z轴坐标；a
z
表示所模拟的远场辐射波在Z轴方向的加权系数；表示步骤S1中由单个探头测量得到的目标的近场数据，其中k表示波数；表示目标各散射点在进行距离修正之前的散射系数；表示目标各散射点以圆柱坐标系表示的坐标；ρ
t
表示目标中某个散射点与Z轴之间的距离；表示“目标中某个散射点与原点的连线”与X轴的夹角；z
t
表示目标中某个散射点的Z轴坐标；表示所模拟的远场辐射波的传播方向；dv代表微分算子；公式一中，是一个复数，包括幅度和相位两部分；幅度部分amp如公式二所示；相位部分phase如公式三所示；
公式二为；公式三为；其中，λ表示所模拟的远场辐射波的波长。5.根据权利要求4所述的柱面近场测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张捷俊，周建华，
申请(专利权)人：上海莱天通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：