一种从雷达散射截面测量数据中提取背景信号的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隐身测试评估技术，特别涉及一种从雷达散射截面（RCS，Radar Cross Section)测量数据中提取背景信号的方法。
【背景技术】
[0002] RCS测量中，背景信号的提取与背景信号的抵消是其重要环节。其中，背景信号提 取的精度直接影响背景信号抵消的效果，所以背景信号提取的精度尤为重要。
[0003] 在室外RCS测试中，通常采用低散射支架支撑被测目标，支架顶部的转顶机构实 现目标旋转，支架本体采用低散射设计以减小其对测试的干扰。RCS测量首先要测量空场 地获得背景响应，在使用低散射支架进行背景测试时，由于支架顶部存在转顶机构，如果不 加以有效遮挡，将无法进行背景对消，为了更精确地进行RCS测量，需要设计一种低散射载 体，安放在金属支架顶端，以模拟目标安放在支架顶端测试时的状态，该载体要求具有比金 属支架本身更低的RCS电平，以实现对金属支架与固定背景电平的精确测量。
[0004] 但是，随着RCS隐身设计技术的不断发展，采取隐身措施后的一些隐身目标的RCS 已降到-40dBm 2的量级，此时载体和支架背景往往是影响目标RCS测量精度的主要因素，因 此对低RCS载体外形设计提出了更为严苛的要求。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种从雷达散射截面测量数据中提取背景信号的方法，从 而可以显著地提高RCS测试场的测量精度。
[0006] 本发明的技术方案具体是这样实现的：
[0007] -种从雷达散射截面RCS测量数据中提取背景信号的方法，该方法包括：
[0008] 使用最小平方中值准则对RCS测量数据进行剔除，检测识别并消除外在干扰，得 到剔除后的测量数据；
[0009] 对剔除后的测量数据使用正交距离回归拟合估计方法进行拟合估计，得到目标信 号与固定背景杂波信号。
[0010] 可选的，所述使用最小平方中值准则对RCS测量数据进行剔除，检测识别并消除 外在干扰，得到剔除后的测量数据包括：
[0011] 旋转偏心载体目标，得到不同方位角0下的RCS测量数据s(0);
[0012] 使用最小平方中值准则计算得到S( 0 )的绝对标准化伪残差r( 0 );
[0013] 设置标准化伪残差门限值d，并剔除F(Q1)Ma Gl、2....n-l，n)的RCS数据 s( 0 i)，得到剔除后的测量数据SflltCT( 0 );其中，n为方位角的个数。
[0014] 可选的，该方法还包括：
[0015] 所述d的值为4 S，其中S为标准差。
[0016] 可选的，所述对剔除后的测量数据使用正交距离回归拟合估计方法进行拟合估 计，得到目标信号与固定背景杂波信号包括：
[0017] 对剔除后的测量数据SflltCT( 0 )使用正交距离回归拟合估计方法进行拟合估计， 得到偏心载体RCS复平面圆周的半径r和圆心的估计值；
[0018] 根据所述半径r和圆心Odi, bQ)的估计值，得到目标信号与固定背景杂波信号。
[0019] 可选的，所述正交距离回归拟合估计方法中的拟合准则为：
[0023] 其中，SfiltCT( 9 )占S filtCT ( 9 )Q分别表不剔除后的测量数据的实部与虚部，b :与b Q 分别表示固定背景杂波信号be115的实部与虚部。
[0024] 可选的，该方法还包括：
[0025] 进行拟合估计时，通过最小二乘方法计算得到估计值^ 4和^;
[0026] 其中，#为目标信号的幅度的估计值，$ 分别为固定背景杂波信号的实部与 虚部的估计值。
[0027] 可选的，通过如下的公式计算得到目标信号的相位# :
[0028]
[0029] 如上可见，在本发明的从雷达散射截面测量数据中提取背景信号的方法中，基 于参数估计的场地背景分离技术，从信号处理角度，分析了复平面RCS数据的特点及相 关的背景杂波干扰特性，并提出采用稳健估计的最小平方中值（LMS，Least Median of Squares)方法，剔除异常数据干扰与外来无线电射频干扰，同时采用正交距离回归拟合估 计（ODR，Orthogonal Distance Regression)方法，分离出目标与背景杂波信号，从被测目 标回波信号中消减背景干扰，显著地提高外场RCS测试场的测量精度，仿真分析表明了上 述方法的正确性与有效性。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例中的理想RCS与实测RCS之间的差别示意图。
[0031]图2为本发明实施例中的从雷达散射截面测量数据中提取背景信号的方法的流 程不意图。
[0032]图3为本发明的具体实施例中的偏心载体及几何尺寸的示意图。
[0033]图4为本发明的具体实施例中的偏心载体复平面轨迹示意图。
【具体实施方式】
[0034] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明进一步详细说明。
[0035] 本实施例提供了 一种从雷达散射截面测量数据中提取背景信号的方法。
[0036] 在本发明的技术方案中，通过分析发现，在RCS相干测量中，沿雷达视线方向旋转 偏心载体目标，其理想的RCS测量结果在I/Q复平面上的形式是一个以原点为圆心的圆。[0037] 在实际测量中，一些额外的信号会被添加进来，比如背景噪声干扰、目标与低散射 支架的相互作用、仪器噪声，还有与时间无关的系统频率漂移等信号。这些信号使得上述理 想的复信号圆心平移，并且会影响复信号圆的半径。根据目标RCS的定义及测量的实际情 形，目标RCS复信号S(0)可以由下式表示：
[0038]
[0039] 其中，0为目标的旋转角度，r和识分别为从目标处反射的电场信号的幅度和相 位，13和P分别为环境因素的电场的幅度和相位，T为目标与支架的相互作用， n为噪声， D为漂移，〇代表了外在的电磁射频干扰。
[0040] 实际测量中，偏心载体目标在低散射支架上方位旋转，公式（1)中描述了一 个以原点为圆心、货从0变化到2 31的复平面上的圆，第二项是使理想的圆心偏离复平面原 点的常量。假设公式（1)中等式右边的后四项均得到最小化处理，那么理想RCS与实测RCS 之间的差别如图1所示。在理想情形下，相干RCS数据在复平面上拟合的是一个以原点为 圆心的圆；而实际中，RCS数据不仅受到固定背景干扰的影响，也受到异常电磁射频信号和 噪声等因素的影响，RCS数据拟合圆的圆心偏离原点，其半径也可能会发生变化。如图1所 示，随着相位变化，理想的RCS复测量信号在I/Q复平面内是一个以原点为圆心，其幅度r 为半径的圆，由于背景杂波信号b及噪声等影响，其圆心会偏离原点，同时半径也可能会发 生变化。
[0041] 从图1中可以看出b〈r，表明正常情形下背景信号强度不会高于目标信号；并且实 测RCS与理论RCS在复平面上相交于两点，如果从测量数据中移除背景信号b，那么测量误 差就可以得到有效地减小。
[0042]图2为本发明实施例中的从雷达散射截面测量数据中提取背景信号的方法的流 程示意图。如图2所示，本发明实施例中的从雷达散射截面测量数据中提取背景信号的方 法可以包括如下所述的步骤：
[0043]步骤201，使用LMS准则对RCS测量数据进行剔除，检测识别并消除外在干扰，得到 剔除后的测量数据。
[0044] 在本发明的技术方案中，可以使用多种【具体实施方式】来实现上述的步骤201，以下 将以其中的一种【具体实施方式】为例，对本发明的技术方案进行详细的介绍。
[0045] 例如，在本发明的较佳实施例中，所述步骤201包括：
[0046] 步骤21，旋转偏心载体目标，得到不同方位角（0 i、0 2. ... 0 n i、