一种单发多收柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法技术

本发明专利技术提供一种单发多收柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法，针对大尺寸隐身飞机的RCS测试需求，此类目标尺寸很大，横向尺寸远大于高度尺寸，在高度方向上容易满足远场条件，采用柱面波圆周扫描方式在近场开展RCS测试，然后通过近

【技术实现步骤摘要】
一种单发多收柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法


[0001]本专利技术涉及散射测量
，更具体的说是涉及一种单发多收(SIMO)柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法。

技术介绍

[0002]随着通信、雷达和国防等领域的发展，对飞机、卫星、舰船等大型目标的散射特性的测量需求不断增长，传统的远场和紧缩场测试很难满足测试距离条件，近场测量能够有效克服这个缺点，且具有高精度、高保密性、可全天候工作等独特的优越性。所以，对于大尺寸目标的RCS近场测量方法、测量精度以及近远场变换等问题是目前研究的重要课题。
[0003]雷达散射截面(RadarCrossSection，RCS)是反映目标电磁特性的重要特征参数，也是评价目标隐身性能的重要指标之一。研究目标RCS的方法主要包括理论分析和测量技术。其中，测量技术是最有效、快捷和准确的手段。通常情况下，远场测量的最小测试距离为R
min
＝2D2/λ，D为目标孔径的最大尺寸，λ是信号的波长。随着目标尺寸的增大和工作频率的提高，远场测量条件越来越难满足，要求的测试距离可能达到几千米甚至几十千米，且测试场地复杂的电磁环境对测量精度的影响较大，很难保证测试精度。同样，在测量大型目标时，紧缩场难以满足测试环境要求。自20世纪50年代起，国外开始近场测量方法的研究。近场测量常常在微波暗室中进行，无需满足远场测量条件，克服了测量场地和外界电磁干扰对测量精度的影响。
[0004]我国RCS近场测量技术的起步比国外稍晚，开始于上世纪80年代末，研究了各种目标包括天线RCS的室内和室外测量技术，逐步出现了平面扫描、圆周扫描、球面扫描等近场测量方法。从90年代开始，我国独立开展了近场散射和远场散射之间的关系、非远场条件RCS测量的误差及近场测量的修正等课题的研究，所用研究方法与国外不同，其中包括北京航空航天大学电磁散射领域的何国瑜老师引用三天线理论，推导了近场散射与远场RCS的链条关系式，并得出了同样的结论。根据链条关系式，多发多收(MIMO)方式需要完备的双站信息才能够精确预测出远场RCS，这在工程实践中是难以实现的。而单发多收(SIMO)方式仅采用部分双站信息获得远场测量RCS，在满足精度要求的基础上兼顾工程的可实现性。

技术实现思路

[0005]针对大尺寸多散射目标RCS难以精确测量的技术问题，本专利技术提供一种单发多收柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法，采用单发多收(SIMO)的圆周阵近场测量方法和基于Hankel函数的近远场变换算法，仅采用部分双站信息获得远场测量RCS，在满足精度要求的基础上兼顾工程的可实现性。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种单发多收柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1，设计测量时的局域角度范围内的接收天线阵列布局，1个发射天线发出固定频率信号，接收天线阵列接收经待测物反射的回波信号；其中，仿真频率为f＝300MHz，待测物置于转台上进行旋转，单次测量旋转角度在2
°
范围内，即局域角度范围为2
°
，待测物距离发射天线和接收天线阵列的距离为R＝70m，接收天线阵列和转台旋转的角度间隔为0.5λ/R＝0.4
°
；其中，λ为发射信号的波长；
[0009]步骤2，对步骤1中的回波信号采用近远场变化算法进行数据处理，获得小角度范围内精确的远场RCS的结果；
[0010]步骤3，保持步骤1中的接收天线阵列布局不变，对待测物继续进行旋转测量，重复步骤1和步骤2，直到对待测物进行360
°
旋转测量，通过数据拼接得到待测物全角域的远场RCS测量结果。
[0011]进一步地，所述步骤1中，接收天线阵列的角度范围在2
°
～3
°
之间，即接收天线阵列中天线个数为5～7，对于具有对称性的被测目标，接收天线阵列只布置在发射天线的一侧，发射天线的另一侧对应的回波数据由接收天线阵列获得的数据经对角线对称得到；所述数据是通过单发多收柱面波圆周扫描得到的二维矩阵，其中行数据代表同一接收角度不同发射角度，列数据代表同一发射角度不同接收角度，该二维矩阵的数据关于对角线对称。
[0012]进一步地，所述步骤2中，2
°
局域角度范围内精确的远场RCS结果达到1.6
°
～2
°
。
[0013]有益效果：
[0014]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术在室内近场测量中，仅采用部分双站信息获得远场测量RCS，在满足精度要求的基础上可兼顾工程的可实现性。与多发多收(MIMO)的测量方式相比，该方法有效缩短了测量时间。以二面角、圆筒和双球目标为例，通过仿真计算也验证了该测量方法能够实现小角度RCS精准测量的可行性，通过选取合适的接收天线阵列布局，测量精度可达到1dB。
附图说明
[0015]图1为单发多收柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法示意图；
[0016]图2为本专利技术的二面角目标测量示意图；
[0017]图3为单发多收柱面波圆周稀疏阵扫描二面角目标获得的散射场幅值图；
[0018]图4为被测目标类型及尺寸图；
[0019]图5为二面角目标分别采用平均误差(左)和最大误差(右)探究发射点与最近接收点间的角度间隔图；
[0020]图6为圆筒目标分别采用平均误差(左)和最大误差(右)探究发射点与最近接收点间的角度间隔图；
[0021]图7为双球目标分别采用平均误差(左)和最大误差(右)探究发射点与最近接收点间的角度间隔图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要
彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0023]本专利技术的一种单发多收柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法采用单发多收(SIMO)的圆周稀疏阵近场测量方法和基于Hankel函数的近远场变换算法，仅采用部分双站信息获得远场测量RCS，在满足精度要求的基础上可兼顾工程的可实现性。
[0024]如图1所示，单发多收(SIMO)近场测量RCS的近远场变换算法为：
[0025]根据链条关系式得到收发天线与目标间的散射关系：
[0026][0027]其中，为发射天线与目标间的夹角，为接收天线与目标间的夹角，代表远场散射系数，代表近场散射系数，代表发射天线的核函数，代表接收天线的核函数。
[0028]实际测量时近似柱面波照射，根据柱面波函数最终求解出发射天线的核函数的形式为：
[0029][0030][0031]其中，r...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单发多收柱面波圆周稀疏阵局域扫描的小角度RCS精准测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，设计测量时的局域角度范围内的接收天线阵列布局，1个发射天线发出固定频率信号，接收天线阵列接收经待测物反射的回波信号；其中，仿真频率为f＝300MHz，待测物置于转台上进行旋转，单次测量旋转角度在2
°
范围内，即局域角度范围为2
°
，待测物距离发射天线和接收天线阵列的距离为R＝70m，接收天线阵列和转台旋转的角度间隔为0.5λ/R＝0.4
°
；其中，λ为发射信号的波长；步骤2，对步骤1中的回波信号采用近远场变化算法进行数据处理，获得小角度范围内精确的远场RCS的结果；步骤3，保持步骤1中的接收天线阵列布局不变，对待测物继续进行旋转测量，重复步骤1和步骤2，直到对待测物进行360
°
旋转测量，通过数据拼接得到待测物全角域...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗俊刚，娄长玉，赵京城，杨宗凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：