[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

说明书

本发明属于目标散射特性测量分析技术领域，公开了一种外场地物散射时域回波采集及谱分析方法及系统，所述外场地物散射时域回波采集及谱分析系统包括：环境搭建模块、设备连接模块、测试架调整模块、定标模块、目标测量模块、数据采集模块、时域回波谱分析模块；本发明依据外场地物时域回波测量设备，选用不同的地面测量其时域回波，并给出一种外场地面目标测量的搭建方法，采用圈定区域的方法，实现外场环境搭建的简易便捷化。本发明分析天线有效照射面积的理论计算公式，提出垂直入射，降低高度，结合搭建的外场测量环境快速近似得出天线有效照射面积，并解决了外场实验的对准问题。

技术领域

本发明属于目标散射特性测量分析技术领域，尤其涉及一种外场地物散射时域回波采集及谱分析方法及系统。

背景技术

目前，雷达在进行目标探测时，雷达发射电磁波探测目标，经散射回来接收到的电磁波信号中包含了探测目标的散射信号及环境噪声的信号。对外场地物目标的散射回波测量可以获得大量的地物目标散射特征数据，进一步建立目标的散射特性数据库，通过对地物背景散射特性测量建立地形地域的散射特征数据库能够为目标识别和仪器制导提供有效参量。

无论在军事还是民用领域，所建立的外场目标散射特性数据库都具有广泛的应用前景和显著的学术价值。在军用领域，目标雷达进行探测时，由于各种背景噪声的存在，接收到的回波信号中包含大量的杂波，会很大程度上影响雷达对目标的准确识别，要解决杂波问题，首先要进行地物的散射特性测量实验，建立目标散射特性数据库，对不同的地物散射特性进行谱分析，找出地物背景散射特性的规律，去除杂波，从而提高雷达对目标的识别精度。在民用领域，通过对农作物区进行散射系数的测量实验，能根据测量得到的散射系数来反演植物和土壤的含水量，对农作物的生长进行准确的监控和预测预报，对季节性变化的环境信息，如杂草虫害，土壤湿度情况进行监测。

地物散射研究的方法有实验和仿真两种方法，仿真方法由于对水泥地面、沙土、雪地等地物目标建模困难，进行仿真实验得到的散射特性数据实用价值相对较低。所以，采取具体的地物散射特性测量实验是进行地物散射研究最有效的方法，通过实验方法得到的地物散射特性数据具有更高的实用价值。

根据实验环境的不同，地物散射特性研究实验一般分为内场测量和外场测量。目前，主要的内场测量以微波暗室测量为主，微波暗室的测量条件苛刻，对环境的吸波能力要求极高，因此有很好的杂波过滤效果，但同时这样的实验环境也导致了暗室测量的结果与实际情况不符合。所以，对地物散射特性研究而言，采用外场实验进行测量才能达到最理想的效果。

根据测量系统制式的不同，可将散射测量实验分为频域测量系统和时域测量系统两类。频域测量系统测量时发射的是单频谐波信号，其散射强度通过接收到的回波包络确定。时域测量系统发射的是脉冲信号，对目标的脉冲响应进行高速宽频采样，这样可以获得地物目标的瞬态响应，在经过一次傅里叶变换以后能够得到具有一定频宽的目标散射信息。与频域系统相比，时域测量系统的测量效率更高，更适合于外场实验。

在进行外场实验时，由于外场实验的复杂环境，实验条件受到各种约束，同时又要根据测量的地物目标不同设计不同的实验方案，这就导致外场地物散射特性实验的具体实验方案稀缺，对采集到的时域回波进行谱分析的具体方法也少之又少。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)关于地物散射时域回波采集的实验理论较少，测量技术方面还有很多难题有待解决，测量实验的整体设计方案较少，详细实验流程的介绍空白。

(2)对外场测量得到的时域回波信号进行谱分析的方法较少，没有一个系统的、详尽的理论来处理时域回波信号，提取其中的有用信息来对不同地物目标进行特征区分。

解决以上问题及缺陷的难度为：外场实验的条件下，进行测量系统的校准问题；实验背景的选取，对时域回波信号进行谱分析。