[發(fā)明專利]基于柱面掃描三維近場成像的反向散射截面測量方法

有效

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• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104215953B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂曉德;邢曙光;丁赤飚;林寬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/89
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種基于柱面掃描三維近場成像的反向散射截面測量方法，其特征在于，包括：?

步驟A：將收發(fā)天線、信號源和矢量分析儀相連接，在收發(fā)天線中，發(fā)射天線和接收天線之間采用環(huán)形器進行信號隔離；?

步驟B：在所選定的頻率范圍內(nèi)，收發(fā)天線以一定的步進頻率沿設(shè)定的圓柱表面進行掃描測試，由矢量分析儀獲得放置待測目標前后的散射回波數(shù)據(jù)，其中，該圓柱表面的中心軸線穿過待測目標的放置位置；?

步驟C：根據(jù)放置待測目標前后的散射回波數(shù)據(jù)計算背景對消后待測目標真實的散射回波數(shù)據(jù)；?

步驟D：利用背景對消后待測目標真實的散射回波數(shù)據(jù)進行三維成像，得到目標的三維雷達散射圖像ψ_e(x，y，z)；?

步驟E：將待測目標更換為定標體，重復(fù)步驟B、C、D，獲得定標體的三維雷達散射圖像ψ_ecal(x，y，z)；以及?

步驟F：利用定標體已知的雷達散射截面RCS進行校準，根據(jù)目標的三維雷達散射圖像ψ_e(x，y，z)和定標體的三維雷達散射圖像ψ_ecal(x，y，z)，計算出待測目標的目標雷達散射截面RCS值

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述步驟F中，待測目標的雷達散射截面校準公式為：?

其中，σ_cal(f，θ，φ)表示定標體的雷達散射截面，θ表示散射方向矢量與坐標系中正z軸的夾角，φ表示散射方向矢量在坐標系中xoy平面的投影矢量與坐標系中正x軸的夾角，Ω表示成像區(qū)域。?

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述步驟F中，所述定標體為金屬球體。?

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述步驟B中：?

對于沿圓周方向的角度掃描間隔Δφ，滿足：

對于沿高度向的距離掃描間隔Δz，滿足：

對于頻率掃描間隔Δ_f，滿足：

其中，c是光速，k_max是測試頻率范圍內(nèi)的最大波常數(shù)，ρ₀和ρ_max分別為掃描圓柱的半徑和成像圓柱的半徑，z_0max和z_max分別為掃描圓柱的高度和成像圓柱的高度的1/2。?

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述步驟D包括：?

子步驟D1，將背景對消后待測目標真實的散射回波數(shù)據(jù)，即待測目標的真實散射場，及柱面成像聚焦函數(shù)沿圓周方向以及z軸方向進行FFT變換；?

子步驟D2，將變換后的結(jié)果相乘再沿圓周方向以及z軸方向進行逆FFT變換；以及?

子步驟D3，對變換后的結(jié)果沿頻率進行積分即可得到待測目標的三維雷達散射圖像，經(jīng)插值后獲得三維直角坐標系下的雷達散射圖像。?

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述子步驟D1中，柱面成像的聚焦函數(shù)表達式為：?

其中k是波常數(shù)，ρ₀表示掃描圓柱的半徑，ρ是原點到像點的矢量在坐標系中xoy面內(nèi)的投影矢量長度，φ表示原點到像點的矢量在坐標系中xoy面內(nèi)的投影矢量與坐標系中正x軸矢量的夾角，z表示像點的z軸坐標值。?

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述步驟A中，發(fā)射天線與信號源相連接，用于發(fā)射雷達信號；?接收天線與矢量分析儀相連接，用于接收該雷達信號的散射回波數(shù)據(jù)。?

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述收發(fā)天線(6)設(shè)置于被測目標的近場散射區(qū)域。?

9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述步驟B中，所述待測目標或定標物采用支架固定或垂線懸掛式固定方式。?

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反向散射截面測量方法，其特征在于，所述待測目標或定標物采用非金屬材料的低散射固定支架固定。?