[发明专利]用于同时完成多重定标与背景提取测量的定标体设计方法

说明书

本发明公开了一种用于同时完成多重定标与背景提取测量的定标体设计及其处理方法。提出了一种定标体的外形设计，该定标体ECAM是对现有SCAM定标体外形的重要改进：将SCAM外形结构中的圆弧面修改为椭圆弧面，其中椭圆弧面的短轴长度可以根据实际需求进行调节，这样可以改变ECAM多个可用于目标雷达散射截面(RCS)定标的等效标准散射体的RCS比值，有利于满足多重定标的需求。基于该定标体ECAM设计，提出了一种背景辅助测量与提取处理新方法：将ECAM作为辅助测量体进行360°全方位旋转测量，选取ECAM的等效大、小椭球柱所在方位角范围内的测量数据，通过同心圆拟合优化处理，可得到背景信号B_I(f)和B_Q(f)的精确估计，从而提高后续背景矢量相减和RCS多重定标处理的精度。

技术领域

本发明涉及通信和雷达技术领域，特别涉及一种目标雷达散射截面(RCS)测量中用于同时完成多重定标处理与背景提取测量的新型定标体外形设计及其信号处理方法。

背景技术

雷达散射截面(RCS)作为反映目标电磁特性的重要参数，在雷达探测与识别、目标隐身与反隐身研究中具有重要地位。定标处理和背景抵消是目标RCS测量中的重要环节，在很大程度上影响到测量不确定度以及后续数据处理的有效性。在微波暗室和外场RCS静态测量中，一般将被测目标置于低散射支架的转顶上，测量雷达固定不动，支架上的目标作方位旋转，采集旋转目标在不同方位转角下的散射回波并进行定标处理和背景抵消后，得到被测目标的全方位RCS测量数据。典型的外场测量几何关系如图1所示。

目标宽带复散射函数定义为：

式中，E_i(f)和E_s(f)分别表示雷达入射场(目标处)和目标散射场(雷达天线处)；它同RCS之间的关系为

由图1，定标体和待测目标的接收回波功率均满足雷达方程(参见文献E.F.Knott,Radar Cross Section,New York:Van Nostrand Reinhold,1993.)：

式中，P_r,P_t分别为雷达接收和发射功率；G为天线增益；λ为雷达波长；R为雷达距离；L为双程传输衰减；σ为目标RCS。

目标RCS测量中的定标可以采用相对定标法，即：同时测量一个其理论RCS已知的标准定标体和RCS未知的待测目标，依据雷达方程(2)，有：

式(3)和(4)中，V_Cr(f),V_Tr(f)分别表示接收机在宽带RCS测量中收到的定标体回波电压和被测目标回波电压；分别表示定标体的理论复散射函数和被测目标的宽带复散射函数；f为雷达频率；c为传播速度。

由式(3)和(4)，目标复散射函数的定标公式为：

式中，为被测目标的复散射函数；为被测定标体的理论复散射函数，可通过精确数值计算得到；V_Cr(f),V_Tr(f)分别表示雷达接收机接收到的定标体回波电压和被测目标回波电压。

双重定标技术的基本思想是：测量两个其理论RCS值可以精确计算、且两者差异足够大的定标体，其中一个定标体作为“主定标体”，用于导出RCS定标的雷达定标函数；另一个定标体作为“辅助定标体”，用来估计主定标体的不确定度。

假设两个定标体，其理论散射函数分别记为和其测量回波分别记为C_P(f)和C_S(f)，下标P和S分别代表“主定标体”和“辅助定标体”。经背景抵消处理后，可以得到两者的估计值和主定标体的回波估计值同定标函数H(f)、主定标体散射函数之间的关系为：