[發(fā)明專利]一種基于天線方向圖修正計(jì)算目標(biāo)RCS的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610903006.9
• 申請(qǐng)日: 2016-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN106526562B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡楚鋒;徐志浩;陳衛(wèi)軍;張麟兮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 常威威

本發(fā)明提供了一種基于天線方向圖修正計(jì)算目標(biāo)RCS的方法，以基于成像的近遠(yuǎn)場(chǎng)變換方法為基礎(chǔ)，借用微波成像的思想，建立起目標(biāo)的二維像與近場(chǎng)回波、目標(biāo)散射特性的關(guān)系，無(wú)需在處理過(guò)程中成像，能夠?qū)崿F(xiàn)近場(chǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確外推。由于在計(jì)算單站近場(chǎng)回波回波散射時(shí)考慮了天線方向圖的影響，因而對(duì)目標(biāo)近場(chǎng)數(shù)據(jù)的表述更為準(zhǔn)確；使用近似天線方向圖函數(shù)代替真實(shí)天線方向圖函數(shù)，且在外推過(guò)程中對(duì)天線方向圖的影響給予修正，簡(jiǎn)化了構(gòu)建方向圖函數(shù)的復(fù)雜度，并減小了計(jì)算目標(biāo)RCS的誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬微波測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種修正天線方向圖對(duì)單站近場(chǎng)回波散射數(shù)據(jù)的影響，并外推獲取目標(biāo)RCS的方法。

背景技術(shù)

為了更好的設(shè)計(jì)和評(píng)估武器的隱身性能，需要能夠精準(zhǔn)的測(cè)量目標(biāo)的RCS。測(cè)量RCS需要在測(cè)試距離上滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量條件。常規(guī)的RCS測(cè)量方法主要包括室外RCS測(cè)試場(chǎng)測(cè)量、緊縮場(chǎng)縮距測(cè)量和室內(nèi)微波暗室測(cè)量，均已發(fā)展到相當(dāng)成熟的階段。大型室外場(chǎng)和緊縮場(chǎng)均可以滿足測(cè)量目標(biāo)RCS所需的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試距離。但是室外場(chǎng)受天氣和環(huán)境的影響較大，保密性不強(qiáng)；緊縮場(chǎng)的拋物面反射器要求很高的加工精度，使得系統(tǒng)的代價(jià)非常昂貴。室內(nèi)微波暗室測(cè)量具有很強(qiáng)的抗干擾性，保密性好，測(cè)試效率高，已成為很多研究機(jī)構(gòu)獲取目標(biāo)散射特性的主要方法。由于微波暗室的空間有限，對(duì)于電大目標(biāo)往往難以滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量條件，需要對(duì)接收到的目標(biāo)近場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行近遠(yuǎn)場(chǎng)變換。文獻(xiàn)“外推和幾何修正在天線方向圖修正中的應(yīng)用，國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2013，Vol32(7)，p41-43”公開了一種利用近場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)外推目標(biāo)散射特性的方法。該方法根據(jù)電磁基本理論，用矢量磁位表示回波電場(chǎng)，通過(guò)一系列的數(shù)學(xué)推演，實(shí)現(xiàn)了對(duì)近場(chǎng)數(shù)據(jù)的外推。該文獻(xiàn)的天線方向圖修正考慮的是目標(biāo)沒(méi)有準(zhǔn)確放在轉(zhuǎn)臺(tái)中心時(shí)所造成的誤差，并針對(duì)此誤差進(jìn)行幾何相位修正，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中可以通過(guò)準(zhǔn)確的擺放予以避免。此外，文獻(xiàn)所述方法假設(shè)收發(fā)天線是各項(xiàng)同性的，通過(guò)對(duì)柱面波展開實(shí)現(xiàn)外推。實(shí)際測(cè)量中測(cè)試距離越短，天線的方向圖對(duì)回波功率造成的影響越難以忽略，不考慮天線方向圖的影響單純的進(jìn)行外推，可能會(huì)造成較大的誤差，不具有實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有方法不能修正天線方向圖影響的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于天線方向圖修正計(jì)算目標(biāo)RCS的方法。該方法以基于成像的近遠(yuǎn)場(chǎng)變換方法為基礎(chǔ)，借用微波成像的思想，建立起目標(biāo)的二維像與近場(chǎng)回波、目標(biāo)遠(yuǎn)場(chǎng)散射的關(guān)系，無(wú)需在處理過(guò)程中成像，能夠?qū)崿F(xiàn)近場(chǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確外推。

一種基于天線方向圖修正計(jì)算目標(biāo)RCS的方法，其特征在于步驟如下：

步驟一：確定近似的天線方向圖：

在天線照射目標(biāo)角域內(nèi)，利用三角函數(shù)10^{A·((B*cos(Cψ)-B)/10)}對(duì)測(cè)試天線的方向圖函數(shù)進(jìn)行近似，通過(guò)改變A、B、C的值得到近似的天線方向圖函數(shù)A(ψ)，滿足近似誤差小于0.5dB；其中，ψ為天線到目標(biāo)上任意一點(diǎn)與天線最大輻射方向的夾角；

步驟二：構(gòu)建預(yù)處理數(shù)據(jù)：

首先，在微波暗室中對(duì)目標(biāo)進(jìn)行單站轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量，并考慮天線方向圖影響，得到目標(biāo)的單站近場(chǎng)回波散射為：

其中，為以轉(zhuǎn)臺(tái)中心為原點(diǎn)的極坐標(biāo)系下天線的轉(zhuǎn)角，k為波數(shù)，按k＝2πf/c計(jì)算，f為天線的測(cè)試頻率，c為光速，為目標(biāo)區(qū)域的二維像，為目標(biāo)上任意一點(diǎn)的極坐標(biāo)，ρ′表示這個(gè)點(diǎn)到轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離，表示這個(gè)點(diǎn)在極坐標(biāo)系下的角度，為天線到點(diǎn)的距離，ρ₀為天線到轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離。

然后，按下式構(gòu)建目標(biāo)的預(yù)處理數(shù)據(jù)為：

其中，表示成像距離，Δf是轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量的步進(jìn)頻率。

步驟三：計(jì)算單站遠(yuǎn)場(chǎng)散射方向圖：

根據(jù)目標(biāo)的預(yù)處理數(shù)據(jù)，按下式計(jì)算目標(biāo)的單站遠(yuǎn)場(chǎng)散射方向圖為：