专利名称：以电磁方式来表征目标的方法
技术领域：
本发明涉及低频场中的一目标的电磁表征领域。它尤其适于监测或维护领域。
背景技术：
一目标通常以其雷达截面积(RCS)来表征。一雷达目标的RCS由向目标发射的波的功率平衡和雷达所接收的波的功率来定义。在远场中，且通过使所述波接近于平面波，雷达方程式被写作 w杏& ⑴其中Pe和已分别是雷达发射和接收的波功率，Ge和&为发射和接收时的天线增益，d为雷达与目标之间的距离，λ为雷达所使用的波长。系数ο是同质表面且仅视所考量目标而定，即所述目标的RCS。在表达式(1)中，假定用于照射目标的雷达与用来接收衍射波的雷达是同一个， 在下文中它被称作一单站RCS。一般而言，单站RCS视入射波的方向、雷达频率f和各自的极化\和\而定，利用极化\来发射入射波，且利用\来分析接收波。雷达截面积用 RCS(f，外θ，Jie, Jir)来表示，其中(<ρ, Θ)是与目标有关的一参考系中的雷达的方位角和滚转角。极化\和Hr可以是水平的或垂直的，即^ = H或V; ^ = H或V。在一消声室，即壁上覆盖有吸音材料以防止寄生回波的空间中测量一 RCS。使用一产生回波程度低的定位器来定位所述目标，通常将其定位在由聚苯乙烯制成、能够以其欧拉轴定向的一垂直圆柱体上。所述测量使用单天线，或使用有轻微角度偏移量的两根独立天线来完成。视情况而定，针对一或多个方位角，可获得单站RCS或准单站RCS值。为了产生尽可能平的波，必须选择传输天线。用一目标的RCS来表征目标有某些缺点。首先，用于大型目标的消声室造价昂贵。这个问题在低频时，即在波长与目标大小接近的情况下更严重，即按传统，接近一米到数十米，此时吸音材料的效率较低。所做的测量通常受到各种来源的噪音(寄生回波、设备噪音等)的影响。并且，在低频系统中，照射天线必须足够大以使其能够产生近乎平面的波。最后，通常根据赤道平面中的数个方位角，一般仅有数个RCS值被测量出来，使得仅有对目标的一相当概括的方向表征。因此，RCS测量意味着要使用大量的材料资源，且特别是在低频中，无法圆满地表征一目标的电磁衍射。此外，在监测或维护领域中，通常验证一目标之特征与一预定的模板的一致性或评估这些特征随着时间推移的演变就足够了。下文将证明，对于所述要达到的目的，大可不必那么复杂地借助用RCS来表征。本发明的目的在于提出一种易于实施的，包括在低频场中也易于实施的，以电磁方式来表征一目标的方法，且它使根据一模板或参考值来验证目标在相关方向上具有电磁衍射特征成为可能。
发明内容
在第一实施例中，本发明被定义为一种在一特定频率下以电磁方式来表征一目标的方法，根据所述方法，所述目标被置于一腔室中，腔室的至少某些壁在所述频率下具有低吸收度，其中一个腔室壁装有一天线阵列，每一天线能够根据第一极化和与第一极化正交的第二极化来发射一电磁波并接收数个电磁波，所述方法包含以下步骤-当腔室中不存在所述目标时，测量由腔室和天线阵列组成的第一系统的参数S， 第一系统的参数S针对每一发射天线、每一发射极化和每一接收天线、每一接收极化进行测量；-当腔室中存在所述目标时，测量由腔室、目标和天线阵列组成的第二系统的参数 S，第二系统的参数S针对每一发射天线、每一发射极化和每一接收天线、每一接收极化进行测量；-第二系统的参数S减去第一系统的对应参数S以获得具有2NX2N维度的一校正参数S矩阵；-从而得到的矩阵的特征值被计算出来，且提供所述特征值列表的至少一子表作为所述目标的电磁特征。有利地，使用下式来获得所述矩阵的特征值
权利要求
1.一种在一特定频率下以电磁方式来表征一目标的方法，特征在于，所述目标被置于一腔室中，所述腔室的至少一些壁在所述频率下具有低吸收度，其中一个所述腔室壁装有一天线阵列，每一天线能够根据第一极化和与所述第一极化正交的第二极化来发射一电磁波并接收数个电磁波，所述方法的特征还在于-当腔室中不存在所述目标时，测量由所述腔室和天线阵列组成的第一系统的参数S， 所述第一系统的参数S针对每一发射天线、每一发射极化和每一接收天线、每一接收极化进行测量；-当腔室中存在所述目标时，测量由所述腔室、目标和天线阵列组成的第二系统的参数 S，所述第二系统的参数S针对每一发射天线、每一发射极化和每一接收天线、每一接收极化进行测量；-所述第二系统的参数S减去所述第一系统的对应参数S以获得具有2NX 2N维度的一校正参数S矩阵；-从而得到的矩阵的特征值被计算出来，且提供所述特征值列表的至少一子表作为所述目标的电磁特征。
2.根据权利要求1所述的电磁表征法，特征在于所述矩阵的特征值使用下式来获得A^=VpwASVpj ρ = \”..,2N其中Δ S是所述矩阵，Vp是其特征向量且N是所述阵列中天线的数目。
3.—种在一特定频率下以电磁方式来表征一目标的方法，特征在于，所述目标被置于一腔室中，所述腔室的至少一些壁在所述频率下具有一低吸收度，其中一个所述腔室壁装有一天线阵列，每一天线能够根据第一极化和与所述第一极化正交的第二极化来发射一电磁波且接收数个电磁波，所述方法的特征还在于-当腔室中不存在所述目标时，测量第一组复数值(μ°Ρ,Ρ =，每一复数值被测定为一接收波与一发射波的振幅之比，所述发射波通过使用第一复加权系数对不同天线所发射之信号加权来获得，且所述接收波通过使用第二复加权系数对相同天线所接收之信号加权来获得；-当腔室中存在所述目标时，测量第二组复数值(μ P，p = 1，. . .，2N)，每一复数值被测定为一接收波与一发射波的振幅之比，所述发射波通过使用所述第一复加权系数对不同天线所发射之信号加权来获得，且所述接收波通过使用所述第二复加权系数对相同天线所接收之信号加权来获得；-第二组的复数值减去第一组的对应复数值以获得一校正复数值列表，且提供所述校正复数值列表的至少一子表作为所述目标的电磁特征。
4.根据权利要求3所述的电磁表征法，特征在于，对于第一或第二组的每一复数值，第一加权系数是一校正参数S矩阵的一特征向量的元素，且第二加权系数通过求第一加权系数的复共轭而获得，校正参数S矩阵是通过求第一系统的参数S矩阵与第二系统的参数S 矩阵的差获得的，所述第一系统由所述腔室和所述天线阵列组成，所述第二系统由所述腔室、目标和所述天线阵列组成，所述第一和第二系统的参数S针对每一发射天线以及每一发射极化和每一接收天线以及每一接收极化进行测量。
5.根据权利要求2或4所述的电磁表征法，特征在于所述特征向量提前地由校正参数S矩阵来测定，所述矩阵使用一模拟而获得。
6.根据权利要求2或4所述的电磁表征法，特征在于所述特征向量能够提前地由校正参数S矩阵来测定，所述矩阵通过使用所述目标的一模型而获得。
7.根据前面的权利要求中任一项所述的电磁表征法，特征在于所述腔室是平行六面体且一端开放，所述天线阵列排列在平行六面体与所述开放端相对的表面上。
8.根据前面的权利要求中任一项所述的电磁表征法，特征在于所述腔室壁是金属制的。
9.根据前面的权利要求中任一项所述的电磁表征法，特征在于所述天线阵列是二维的。
10.根据前面的权利要求中任一项所述的电磁表征法，特征在于其重复用于属于一预定频带的多个频率。
全文摘要
本发明涉及一种以电磁方式来表征被置于一腔室中的一目标的方法，所述腔室的至少一些壁具有低吸收度，其中一个腔室壁装有一天线阵列。在第一步骤(210)中，测量由所述腔室和所述天线阵列组成的第一系统的参数S，且在第二步骤(220)中，测量由所述腔室、所述目标和所述天线阵列组成的第二系统的相同参数S。所述第二系统的参数S减去所述第一系统的参数S(230)以获得一校正参数矩阵，所述矩阵接着被对角化(240)。所述矩阵的特征值(250)形成一电磁特征，也就是所述目标的特征。
文档编号G01S7/41GK102460208SQ201080028423
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月22日 优先权日2009年4月24日
发明者奥利佛·瓦库, 奥罗·考格诺, 西尔凡·莫旺 申请人:原子能与替代能源委员会