[发明专利]一种基于固定转发强度的目标回波强度测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于目标回波强度测量领域，涉及一种基于固定转发强度的目标回波强度测量方法及系统。

背景技术

现有技术中使用电磁波和声波各种手段，对目标距离、方位、大小的测量和估计，在各个领域均得到了广泛的应用。例如，工业中的无损检测，渔业中的探渔，医疗中的各型超声检测，以及国防领域中的雷达和声纳。其基本原理都是主动发射某种波动信号(例如电磁波或者机械波)，波动信号在介质中传播到达目标后，由于目标与环境介质的异质性，会导致波动在目标的表面发生反射，使用传感器阵列接收反射信号，根据反射信号的强度和返回各个传感器的延迟时间可以对待测目标的距离、方位和大小性质等进行估计。

但是要准确地进行上述测量和估计，需要对待测目标具有一些先验知识。其中，最重要的一条就是所谓的目标强度。目标强度是指距离所测目标一个单位的距离处反射信号强度与入射信号强度之比，通常还要对上述比例取对数：

TS=10log(IrIi)|r=1=Er-Ei---(1)]]>

其中，E_r和E_i分别是以对数形式表示的反射波强度和入射波强度，如图3所示。

由于应用具有重要意义，已经有一些目标强度的测量方法得到了广泛的应用。下面介绍两种现有技术中最具代表性的目标强度测量方法。

1、直接测量法：

由于对实际目标在单位距离上进行直接测量是不切实际的，其原因包括但不限于如下几条：

1)实际目标可能体积很大，不顾实际目标的尺度，而将其等效为点进行近距离测量是错误的。

2)目标在近距离上表现出的回波强度和在远距离上可能存在明显的差异，由于许多实际的应用是用于远距离测量，因此，不应该使用过近距离上的测量结果。

3)在许多测量条件下，在单位距离上测量，具有实际操作上的困难。

所以，对实际目标的测量，通常是在远距离上进行的。在远距离上发射信号，也在远距离上接收回波信号，当然，按照目标强度的定义，发射信号和回波信号都要归一化到单位距离处的入射信号强度和反射信号强度，如图3所示。

E_i＝SL-TL₁            (2)

E_r＝EL+TL₂            (3)

其中，SL：发射波强度；EL：回波强度；TL₁：往程(从波动信号源到被测量目标)的传播损失；TL₂：返程(从被测量目标到波动信号源)的传播损失。

将(2)、(3)式代入(1)式，得到直接测量法的目标强度计算公式，

TS＝EL-SL+TL₁+TL₂    (4)

需要测量或者估算的物理量有四个：波动信号源的发射强度SL，接收到的回波强度EL，往程传播损失TL₁和返程传播损失TL₂。目标强度的测量误差E_TS，受如下几个因素的影响，

1)E_EL：回波测量误差，主要取决于接收传感器的灵敏度精度；

2)E_SL：发射信号强度标定误差；

3)E_TL：波动信号往返传播损失估算误差。

E_TS＝E_EL+E_SL+E_TL     (5)