[發明專利]一種外場地物散射時域回波采集及譜分析方法及系統

在審

• 申請號: 202110077803.7
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112859028A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 彭傲;劉偉;左炎春;郭立新;駱穎;李春詠;郭雨航;余樂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

1.一種外場地物散射時域回波采集及譜分析方法，其特征在于，所述外場地物散射時域回波采集及譜分析方法包括：

搭建適宜實驗的外場條件，外場條件需以實際的地物目標需求來搭建，地物目標大體上分為水泥地面、裸土、及草地；在搭建環境時，選取一定范圍的地面環境后，在其周圍鋪滿吸波材料來限定喇叭的照射區域，進行計算有效照射面積；

實驗儀器的準備，先將時域測量系統一體化電腦與電腦顯示屏進行連接；

將測試架平穩放置，保持測試架橫軸與地面水平，然后將喇叭天線安裝到測試架上；

進行整個測量系統的線路連接，連接過程需嚴格按步驟進行，在接線完成后，使用便攜式移動電源對系統進行供電；

在實驗環境搭建完成及時域測量系統準備就緒后，將測試地面用吸波材料進行覆蓋，在喇叭天線的正下方放置定標球進行定標，測得的時域回波信號，將其進行傅里葉變換后抖動小于3dB則視為定標成功；

在搭建的實驗環境下，規定發射和接收喇叭的放置和旋轉方向，進行不同角度下目標地面的測量，采集其時域回波信號；

時域回波信號的處理，將測量得到的時域回波信號進行區段傅里葉變換；

觀察其變換后的頻譜特征，進行譜分析，分析不同地面目標的散射特性。

2.如權利要求1所述外場地物散射時域回波采集及譜分析方法，其特征在于，所述環境搭建的指標，具體為：

(1)水泥地面在C、X、Ku、Ka頻段的雷達照射下可視作粗糙面，測試場地選擇比較平坦的水泥地面，使用吸波材料進行輔助搭建，使垂直照射面為邊長0.5m的正方形區域；

(2)裸土地面主要由水分和固體混合物組成，不同含水量的土壤反射系數差別很大，所以，應當將裸土的含水量作為測試土地選取的主要依據，考慮到實驗實際條件的限制，選取的土壤為容重1.10-1.50g/cm³的土壤；

(3)草地的選取，草株的高度均小于20cm，并且分布稀疏，雜草無一定的空間取向，土壤的含水量大約為20％。

3.如權利要求1所述外場地物散射時域回波采集及譜分析方法，其特征在于，所述天線有效照射面積計算方法如下：選用的是兩個平行安裝的收發天線，照射到地面的面積為橢圓面積，橢圓a1和a2，其長邊分別為a₁和a₂，短邊分別為b₁和b₂，中心點為K₁和K₂，其計算表達式為：

式中：

其中θ₁、φ₁和θ₂、φ₂分別表示接收天線和發射天線俯面角和方位面的波束寬度；兩個天線照射的橢圓重合面積即為天線的有效照射面積，其表達式為：

考慮到接受機中的中頻濾波器的帶寬Δf_I，其表達式為：

式中：

則存在兩個限制角α_c，當α＜α_c時天線的有效照射面積就是兩個橢圓的重疊面積，當α＞α_c時，需要考慮接收機帶寬的影響；在測量時喇叭天線高度不超過，主要測量垂直照射是的時域反射回波，天線照射角度始終小于限制角度，照射面積可簡化為：

A＝2ab sin^-1x₁-adx₁；

其中

在天線垂直照射時，由于事先進行了測試環境的搭建，天線的高度較低，使劃分好的測量地面面積控制在了天線的有效照射面積之內，因此只計算圈定區域的面積就可近似看作天線的有效照射面積。

4.如權利要求1所述外場地物散射時域回波采集及譜分析方法，其特征在于，所述根據測量發射的脈沖頻段不同，選擇對應同頻段的喇叭天線進行測量，選取好天線之后，將喇叭口垂直向下安裝到測試支架上，安裝時需調整測試支架，使兩個喇叭位于測試地面的中央正上方；根據測試地面有效照射面積的推導，需要選取適當的距離，使整個圈定的測試地面都位于天線的有效照射面積之內，高度為1.5m。