[发明专利]一种外场地物散射时域回波采集及谱分析方法及系统

权利要求书

1.一种外场地物散射时域回波采集及谱分析方法，其特征在于，所述外场地物散射时域回波采集及谱分析方法包括：

搭建适宜实验的外场条件，外场条件需以实际的地物目标需求来搭建，地物目标大体上分为水泥地面、裸土、及草地；在搭建环境时，选取一定范围的地面环境后，在其周围铺满吸波材料来限定喇叭的照射区域，进行计算有效照射面积；

实验仪器的准备，先将时域测量系统一体化电脑与电脑显示屏进行连接；

将测试架平稳放置，保持测试架横轴与地面水平，然后将喇叭天线安装到测试架上；

进行整个测量系统的线路连接，连接过程需严格按步骤进行，在接线完成后，使用便携式移动电源对系统进行供电；

在实验环境搭建完成及时域测量系统准备就绪后，将测试地面用吸波材料进行覆盖，在喇叭天线的正下方放置定标球进行定标，测得的时域回波信号，将其进行傅里叶变换后抖动小于3dB则视为定标成功；

在搭建的实验环境下，规定发射和接收喇叭的放置和旋转方向，进行不同角度下目标地面的测量，采集其时域回波信号；

时域回波信号的处理，将测量得到的时域回波信号进行区段傅里叶变换；

观察其变换后的频谱特征，进行谱分析，分析不同地面目标的散射特性。

2.如权利要求1所述外场地物散射时域回波采集及谱分析方法，其特征在于，所述环境搭建的指标，具体为：

(1)水泥地面在C、X、Ku、Ka频段的雷达照射下可视作粗糙面，测试场地选择比较平坦的水泥地面，使用吸波材料进行辅助搭建，使垂直照射面为边长0.5m的正方形区域；

(2)裸土地面主要由水分和固体混合物组成，不同含水量的土壤反射系数差别很大，所以，应当将裸土的含水量作为测试土地选取的主要依据，考虑到实验实际条件的限制，选取的土壤为容重1.10-1.50g/cm³的土壤；

(3)草地的选取，草株的高度均小于20cm，并且分布稀疏，杂草无一定的空间取向，土壤的含水量大约为20％。

3.如权利要求1所述外场地物散射时域回波采集及谱分析方法，其特征在于，所述天线有效照射面积计算方法如下：选用的是两个平行安装的收发天线，照射到地面的面积为椭圆面积，椭圆a1和a2，其长边分别为a₁和a₂，短边分别为b₁和b₂，中心点为K₁和K₂，其计算表达式为：

式中：

其中θ₁、φ₁和θ₂、φ₂分别表示接收天线和发射天线俯面角和方位面的波束宽度；两个天线照射的椭圆重合面积即为天线的有效照射面积，其表达式为：

考虑到接受机中的中频滤波器的带宽Δf_I，其表达式为：

式中：

则存在两个限制角α_c，当α＜α_c时天线的有效照射面积就是两个椭圆的重叠面积，当α＞α_c时，需要考虑接收机带宽的影响；在测量时喇叭天线高度不超过，主要测量垂直照射是的时域反射回波，天线照射角度始终小于限制角度，照射面积可简化为：

A＝2ab sin^-1x₁-adx₁；

其中

在天线垂直照射时，由于事先进行了测试环境的搭建，天线的高度较低，使划分好的测量地面面积控制在了天线的有效照射面积之内，因此只计算圈定区域的面积就可近似看作天线的有效照射面积。

4.如权利要求1所述外场地物散射时域回波采集及谱分析方法，其特征在于，所述根据测量发射的脉冲频段不同，选择对应同频段的喇叭天线进行测量，选取好天线之后，将喇叭口垂直向下安装到测试支架上，安装时需调整测试支架，使两个喇叭位于测试地面的中央正上方；根据测试地面有效照射面积的推导，需要选取适当的距离，使整个圈定的测试地面都位于天线的有效照射面积之内，高度为1.5m。