[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

本發明屬于目標散射特性測量分析技術領域，公開了一種外場地物散射時域回波采集及譜分析方法及系統，所述外場地物散射時域回波采集及譜分析系統包括：環境搭建模塊、設備連接模塊、測試架調整模塊、定標模塊、目標測量模塊、數據采集模塊、時域回波譜分析模塊；本發明依據外場地物時域回波測量設備，選用不同的地面測量其時域回波，并給出一種外場地面目標測量的搭建方法，采用圈定區域的方法，實現外場環境搭建的簡易便捷化。本發明分析天線有效照射面積的理論計算公式，提出垂直入射，降低高度，結合搭建的外場測量環境快速近似得出天線有效照射面積，并解決了外場實驗的對準問題。

技術領域

本發明屬于目標散射特性測量分析技術領域，尤其涉及一種外場地物散射時域回波采集及譜分析方法及系統。

背景技術

目前，雷達在進行目標探測時，雷達發射電磁波探測目標，經散射回來接收到的電磁波信號中包含了探測目標的散射信號及環境噪聲的信號。對外場地物目標的散射回波測量可以獲得大量的地物目標散射特征數據，進一步建立目標的散射特性數據庫，通過對地物背景散射特性測量建立地形地域的散射特征數據庫能夠為目標識別和儀器制導提供有效參量。

無論在軍事還是民用領域，所建立的外場目標散射特性數據庫都具有廣泛的應用前景和顯著的學術價值。在軍用領域，目標雷達進行探測時，由于各種背景噪聲的存在，接收到的回波信號中包含大量的雜波，會很大程度上影響雷達對目標的準確識別，要解決雜波問題，首先要進行地物的散射特性測量實驗，建立目標散射特性數據庫，對不同的地物散射特性進行譜分析，找出地物背景散射特性的規律，去除雜波，從而提高雷達對目標的識別精度。在民用領域，通過對農作物區進行散射系數的測量實驗，能根據測量得到的散射系數來反演植物和土壤的含水量，對農作物的生長進行準確的監控和預測預報，對季節性變化的環境信息，如雜草蟲害，土壤濕度情況進行監測。

地物散射研究的方法有實驗和仿真兩種方法，仿真方法由于對水泥地面、沙土、雪地等地物目標建模困難，進行仿真實驗得到的散射特性數據實用價值相對較低。所以，采取具體的地物散射特性測量實驗是進行地物散射研究最有效的方法，通過實驗方法得到的地物散射特性數據具有更高的實用價值。

根據實驗環境的不同，地物散射特性研究實驗一般分為內場測量和外場測量。目前，主要的內場測量以微波暗室測量為主，微波暗室的測量條件苛刻，對環境的吸波能力要求極高，因此有很好的雜波過濾效果，但同時這樣的實驗環境也導致了暗室測量的結果與實際情況不符合。所以，對地物散射特性研究而言，采用外場實驗進行測量才能達到最理想的效果。

根據測量系統制式的不同，可將散射測量實驗分為頻域測量系統和時域測量系統兩類。頻域測量系統測量時發射的是單頻諧波信號，其散射強度通過接收到的回波包絡確定。時域測量系統發射的是脈沖信號，對目標的脈沖響應進行高速寬頻采樣，這樣可以獲得地物目標的瞬態響應，在經過一次傅里葉變換以后能夠得到具有一定頻寬的目標散射信息。與頻域系統相比，時域測量系統的測量效率更高，更適合于外場實驗。

在進行外場實驗時，由于外場實驗的復雜環境，實驗條件受到各種約束，同時又要根據測量的地物目標不同設計不同的實驗方案，這就導致外場地物散射特性實驗的具體實驗方案稀缺，對采集到的時域回波進行譜分析的具體方法也少之又少。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)關于地物散射時域回波采集的實驗理論較少，測量技術方面還有很多難題有待解決，測量實驗的整體設計方案較少，詳細實驗流程的介紹空白。

(2)對外場測量得到的時域回波信號進行譜分析的方法較少，沒有一個系統的、詳盡的理論來處理時域回波信號，提取其中的有用信息來對不同地物目標進行特征區分。

解決以上問題及缺陷的難度為：外場實驗的條件下，進行測量系統的校準問題；實驗背景的選取，對時域回波信號進行譜分析。