一种高分辨微动目标成像系统综合测试平台的制作方法

本发明涉及微波成像雷达技术领域，尤其涉及一种高分辨微动目标成像系统综合测试平台。

背景技术：

逆合成孔径雷达(isar)是微波成像雷达的一种，它利用脉冲压缩、目标和雷达之间的相对运动，获得目标尤其是非合作军事目标高分辨图像，同时具备较高的相干信号处理增益。

随着宽带雷达成像与识别技术的发展和成熟，isar己经在航天目标监控、航空目标成像、导弹制导以及弹道导弹防御等军事领域显现出巨大的应用潜力，贯穿在目标辨识、真假目标识别、寻的制导和精确打击等各个重要军事应用环节。同样，在民用方面，isar也同样有着广阔的应用前景，例如在空中交通管制、机场调度、港口交通管制、海上搜索与救援等领域，isar也正发挥着重要的作用。

在战役进程中，运动目标常常包含了丰富的军事行动意图，如飞行的战机、航行的军舰、太空中运行的各类侦察/监视卫星以及运行的导弹等，都是isar观测、监视并意图配合武器系统进行摧毁的潜在对象。反过来，这些重要的军事目标要达到保存自己、完成作战任务也必须有相应的电子对抗措施，isar干扰技术正是基于此目的应运而生。

目前，isar干扰技术研究基本都处于理论仿真阶段，外场对抗实验存在开展代价大、操作难度高、保密性不足等缺点；同时，基于目标散射特性调制以及微动特性调制的isar图像欺骗干扰等干扰技术的研究也处于刚刚起步阶段。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高分辨微动目标成像系统综合测试平台，解决了现有逆合成孔径雷达干扰技术研究测试设备存在的至少一个问题。

本发明提供的一种高分辨微动目标成像系统综合测试平台，其改进之处在于，包括：

微波暗室；

目标模型1；

目标运动平台2，位于所述微波暗室的平台基座3上，用于承载所述目标模型1，并受控地带动所述目标模型1沿第一预定方向移动，所述目标运动平台2还用于受控地带动所述目标模型1在所述目标运动平台2上朝第二预定方向转动；

天线系统4，用于收发电磁波，位于所述目标运动平台2移动轨道的侧面，且受控地朝正对所述目标模型1的方向转动；

微波组件5，用于对所述目标模型1进行回波幅相测量和成像数据采集；和

控制器，用于控制所述目标运动平台2带动所述目标模型1运动，还用于控制所述天线系统4转动。

优选的，所述目标运动平台2包括：

第一目标运动平台，位于所述微波暗室的平台基座3上，可沿第一预定方向往复运动；和

第二目标运动平台，固定设置在所述第一目标运动平台的远离所述微波暗室平台基座3的一端，用于承载所述目标模型1，并受控地带动所述目标模型1在所述第一目标运动平台上朝第二预定方向转动。

较优选的，所述第一目标运动平台包括：

导轨61，固定设置在所述微波暗室的平台基座3上；

支撑平台62，通过滑块63沿所述第一预定方向滑动设置在所述导轨61顶部；和

第一驱动装置，设置在所述支撑平台62上，用于驱动所述支撑平台62移动。

较优选的，所述第一驱动装置包括：

相适配的齿条64和齿轮，所述齿条64沿所述第一预定方向设置在所述微波暗室的平台基座3上；

第一驱动电机65，固定设置在所述支撑平台62上，且与所述齿轮固定连接，用于通过所述齿轮以带动所述支撑平台62滑动；和

微动伺服机箱66，固定设置在所述支撑平台62上，用于受控地控制所述第一驱动电机65。

较优选的，所述第一驱动装置包括：

光栅尺，设置在所述齿条64的一侧，所述控制器还用于根据所述光栅尺传递的信息，通过所述微动伺服机箱66对所述第一驱动电机65进行控制。

较优选的，所述第二目标运动平台包括：

一维转台71，转动设置在所述支撑平台62上表面，且转动轴线垂直于所述支撑平台62上表面；和

支架72，截面呈椭圆形，且从一端至另一端其椭圆形截面面积逐渐由大到小，最大截面面积的一端固定在所述一维转台71的上表面，所述目标模型1设置在最小截面面积的一端；

其中，所述支架72的中轴线在所述一维转台71上表面上的投影，穿过所述一维转台71上表面的中心，且朝向所述第一预定方向，所述支架72的中轴线与所述一维转台71上表面在所述第一预定方向具有预定夹角。

较优选的，所述第二目标运动平台包括：

支撑座81，固定设置在所述支架72的最小截面面积的一端；

第一转动轴82，转动设置在所述支撑座81内部，所述第一转动轴82的转动轴线在所述一维转台71上表面上的投影，与所述支架72的中轴线平行；

第二驱动电机83，设置在所述第一转动轴82一端，用于受控地驱动所述第一转动轴82转动；

支持轮毂84，以其中心轴线作为转动轴线，一端固定设置有所述目标模型1，带动所述目标模型1绕其中心轴线转动；

第三驱动电机85，设置在所述支持轮毂84另一端，用于受控地驱动所述支持轮毂84转动；

u形框86，固定设置在所述第一转动轴82的另一端，且所述u形框86的开口端背向所述第一转动轴82；

第二转动轴87，转动设置在所述u形框86的开口端，所述第二转动轴87的转动轴线垂直于所述第一转动轴82的转动轴线，所述支持轮毂84、第三驱动电机85以及所述目标模型1形成的整体结构件固定设置在所述第二转动轴87上，跟随所述第二转动轴87转动；和

第四驱动电机88，用于受控地驱动所述第二转动轴87转动。

较优选的，所述第二目标运动平台包括：

摆动齿轮91，固定设置在所述第二转动轴87的一端端部，且所述摆动齿轮91的转动轴线与所述第二转动轴87的转动轴线重合；和

驱动齿轮92，与所述摆动齿轮91相适配，固定设置在所述第四驱动电机88上，用于驱动所述摆动齿轮91以带动所述第二转动轴87转动；其中

所述第四驱动电机88固定设置在所述u形框86上。

较优选的，本发明还包括：

角度编码器，分别设置在所述第二驱动电机83、所述第三驱动电机85以及所述第二转动轴87的远离所述摆动齿轮91的一端；

所述控制器还用于根据所述角度编码器传递的信息，分别对所述第二驱动电机83、所述第三驱动电机85以及所述第四驱动电机88进行控制。

较优选的，本发明还包括：

移动平台10，底部具有多个万向轮；和

控制柜11，可拆卸地固定设置在所述移动平台10上，内部设置有所述控制器，所述控制柜1的侧面设置有所述微波组件5，所述控制柜11的顶部设置有所述天线系统4。

本发明的技术方案中，能够真实模拟负载的空间运动姿态，高分辨成像系统对目标进行测量，完成对微动目标的条带式二维成像测量，能够对isar机理进行有效验证和/或试验。

附图说明

图1为本发明实施例的高分辨微动目标成像系统综合测试平台其中一个视角的结构示意图；

图2为本发明实施例的高分辨微动目标成像系统综合测试平台另一个视角的结构示意图；

图3为本发明实施例的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，设置有目标模型的目标运动平台的结构示意图；

图4为本发明实施例的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，设置有目标模型的一部分第二目标运动平台的结构示意图；

图5为本发明实施例的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，一部分第二目标运动平台的其中一个视角的结构示意图；

图6为本发明实施例的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，一部分第二目标运动平台的另一个视角的结构示意图；

图7为本发明实施例的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，微波组件和天线系统部分的结构示意图；

其中，1为目标模型，2为目标运动平台，3为平台基座，31为吸波材料，4为天线系统，41为天线，42为第五驱动电机，5为微波组件，61为导轨，62为支撑平台，63为滑块，64为齿条，65为第一驱动电机，66为微动伺服机箱，71为一维转台，72为支架，81为支撑座，82为第一转动轴，83为第二驱动电机，84为支持轮毂，85为第三驱动电机，86为u形框，87为第二转动轴，88为第四驱动电机，89为罩体，91为摆动齿轮，92为驱动齿轮，10为移动平台，11为控制柜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1至图7对本发明高分辨微动目标成像系统综合测试平台做进一步详细说明。

本实施例提供的一种高分辨微动目标成像系统综合测试平台，如图1和图2所示，包括微波暗室以及设置在微波暗室内部的目标模型1、目标运动平台2、天线系统4、微波组件5以及控制器。

微波暗室(其墙体、天棚部分图中未示出)可以采用已知的多种适合的微波暗室；在测试暗室内涂覆或铺设吸波材料，当电磁波入射到墙面、天棚、平台基座时，绝大部分电磁波被吸收，而透射、反射极少，能够满足测试区域的静区反射电平。

目标模型1可以根据测试试验所需目标的大小和频段选择等比例的模型或缩比模型。

目标运动平台2如图3所示，其位于微波暗室的平台基座3上(平台基座3又设置在微波暗室的地面上)，用于承载目标模型1，并受控地(实验操作者控制)带动目标模型1沿第一预定方向移动；其中，第一预定方向可以根据需要选择为任意方向，且通常为一条直线方向。

优选的，目标运动平台2还可以用于受控地带动目标模型1在目标运动平台2上朝第二预定方向转动；同样，第二预定方向也可以根据需要选择为任意方向，且第二预定方向可以是任意的多个方向。

天线系统4用于收发电磁波，位于目标运动平台2移动轨道的侧面，且受控地朝正对目标模型1的方向转动。

微波组件5可以采用已知的多种适合的微波组件结构，是利用各种微波元器件(至少有一个是有源的)和其他零件组装而成的产品，可以包括微波源、频率计、衰减器、隔离器等；微波组件5主要用于对目标模型1进行回波幅相测量和成像数据采集。

控制器同样可以采用已知的多种适合的控制器结构，例如微型电脑、plc控制器等，用于控制目标运动平台2带动目标模型1运动，同时还可以用于控制天线系统4转动。

本发明的高分辨微动目标成像系统综合测试平台，具有开放性、柔性设计、精度高等诸多优点，采用闭环控制系统，敏感参数可观测，为研究高分辨微动目标成像系统设计安全可靠运行提供理论依据和技术支撑；能够真实模拟负载的空间运动姿态，高分辨成像系统对目标进行测量，完成对微动目标的条带式二维成像测量，对isar机理进行有效验证和/或试验。

本发明的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，目标运动平台2可以根据测试试验设置为多种适合的结构，以带动目标模型1沿第一预定方向移动以及带动目标模型1朝第二预定方向转动。具体地，本实施例在，优选目标运动平台2包括第一目标运动平台和第二目标运动平台。

第一目标运动平台位于微波暗室的平台基座3上，可沿第一预定方向往复运动。进一步，优选第一目标运动平台包括导轨61、支撑平台62以及第一驱动装置。

导轨61包括两根，通过螺栓或焊接等固定方式(后续涉及到的固定，均可参照此固定方式进行适合的选择，不再赘述)平行固定设置在微波暗室的平台基座3上。支撑平台62通过滑块63沿第一预定方向滑动设置在导轨61顶部，也即是通过导轨61限定了第一预定方向；另外，滑块63优选为高精度滑块，以提高滑动时的稳定性。第一驱动装置设置在支撑平台62上，用于驱动支撑平台62移动。

优选的，优选第一驱动装置可以包括齿条64、齿轮(未示出)、第一驱动电机65以及微动伺服机箱66。

齿条64和齿轮相适配，其中，齿条64沿第一预定方向(与导轨61平行)设置在微波暗室的平台基座3上，其位于两根导轨61之间。第一驱动电机65固定设置在支撑平台62上，且与齿轮(位于支撑平台62底部，与齿条64相互啮合)固定连接，第一驱动电机65能够驱动齿轮转动，从而使得齿轮带动支撑平台62在齿条64上来回滑动。进一步，是通过固定设置在所述支撑平台62上微动伺服机箱66，来第一驱动电机65进行控制，并且能够保证移动的精度。

优选的，第一驱动装置还可以包括光栅尺，设置在齿条64的一侧；光栅尺与控制器电连接，能够将检测到的数据信息实时传递至控制器，控制器则可以对光栅尺传递的信息进行处理，从而读取目标运动平台的移动位置，并基于处理结果再通过微动伺服机箱66来对第一驱动电机65进行准确精密的控制，实现目标运动平台的精密移动。

本发明的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，第二目标运动平台固定设置在第一目标运动平台的远离微波暗室平台基座3的一端，用于承载目标模型1，同时可以跟随第一目标运动平台移动；另外，第二目标运动平台还能够受控地带动目标模型1在第一目标运动平台上朝第二预定方向转动，如图4-图6所示。

具体地，优选第二目标运动平台包括一维转台71、支架72。

一维转台71转动设置在支撑平台62上表面，且转动轴线垂直于支撑平台62上表面。支架72的截面呈椭圆形，且从一端至另一端其椭圆形截面面积逐渐由大到小，最大截面面积的一端固定在一维转台71的上表面，目标模型1设置在最小截面面积的一端，能够跟随一维转台沿第二预定方向转动。

优选的，支架72的中轴线在一维转台71上表面上的投影，穿过一维转台71上表面的中心，且朝向第一预定方向，支架72的中轴线与一维转台71上表面在第一预定方向具有预定夹角，其中，预定夹角可以根据实验需要进行适合的设置。

优选的，第二目标运动平台还可以包括罩体89以及被罩体89包裹住的支撑座81、第一转动轴82、第二驱动电机83、支持轮毂84、支持轮毂84、第三驱动电机85、u形框86、第二转动轴87以及第四驱动电机88。

罩体89使用流线形设计，表面涂有吸波材质，以保证使用要求。支撑座81可以为多种适合的结构，固定设置在支架72的最小截面面积的一端；第一转动轴82通过轴承转动设置在支撑座81内部(的轴承座内)，另外，第一转动轴82的转动轴线在一维转台71上表面上的投影，与支架72的中轴线平行；进一步，第二驱动电机83设置在第一转动轴82一端，用于受控地驱动第一转动轴82转动。

支持轮毂84优选采用钛合金材质，即保证刚度强度的要求，又降低重量，从而降低对低散射金属支架的作用力，减小低散射金属支架的应变；支持轮毂84是以其中心轴线作为转动轴线，一端固定设置有目标模型1，即可带动目标模型1绕其中心轴线转动；第三驱动电机85是设置在支持轮毂84另一端，用于受控地驱动支持轮毂84转动。

u形框86固定设置在第一转动轴82的另一端，且u形框86的开口端背向第一转动轴82，即u形框86可以跟随第一转动轴转动。

第二转动轴87转动设置在u形框86的开口端，第二转动轴87的转动轴线垂直于第一转动轴82的转动轴线。进一步，上述支持轮毂84、第三驱动电机85以及目标模型1形成的整体结构件，固定设置在第二转动轴87(的外轴体)上，能够跟随第二转动轴87转动，同时又不影响第三驱动电机85驱动支持轮毂84转动，相互独立。

第四驱动电机88是用于受控地驱动第二转动轴87转动。进一步，为了使得驱动更方便，结构更简单，将第四驱动电机88固定设置在u形框86上(u形腔体内)；而第二目标运动平台还可以包括摆动齿轮91和驱动齿轮92，均位于u形框的一侧。其中，摆动齿轮91固定设置在第二转动轴87的一端端部，且摆动齿轮91的转动轴线与第二转动轴87的转动轴线重合；驱动齿轮92与摆动齿轮91相适配，固定设置在第四驱动电机88上，用于驱动摆动齿轮91以带动第二转动轴87转动。

本发明的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，还可以包括角度编码器采用已知多种适合的角度编码器；角度编码器的数量可以为多个，分别设置在第二驱动电机83、第三驱动电机85以及第二转动轴87的远离摆动齿轮91的一端；控制器则配置成可以根据角度编码器传递的信息，来分别对第二驱动电机83、第三驱动电机85以及第四驱动电机88进行控制。

本发明的高分辨微动目标成像系统综合测试平台中，还可以包括移动平台10和控制柜11。移动平台10底部具有多个万向轮，以方便移动；控制柜11可拆卸地固定设置在移动平台10上，一方面是可以根据需要进行独立移动，又能够跟随移动平台10移动，且控制柜11的内部设置有上述控制器，控制柜11的侧面设置有上述微波组件5，控制柜11的顶部设置有天线系统4。

优选的，天线系统4中包括天线41以及第五驱动电机42(精密电机)，天线41安装在第五驱动电机42上部，通过第五驱动电机42的转动实现天线41的转动，保证天线41始终指向目标模型1；另外，天线41又可以包括上部的接收天线以及下部的发射天线。

本发明的高分辨微动目标成像系统综合测试平台运用时，考虑到微波暗室的多路径干扰，微波暗室的四面侧墙都无法形成从测量机柜到目标的镜面反射，但平台基座3上表面和天花板可形成菲涅尔区反射，平台基座3上表面的反射强于天花板的反射，因为吸波材料的性能随入射角的增加而下降，天花板距离目标较远，形成的入射角度小于平台基座3上表面的入射角度，为了降低平台基座3上表面的入射角，需要将目标模型1和天线41架高，利用屏风将平台基座3上表面的吸波材料向入射方向倾斜，使入射角度小于45°，以提高吸波材料的吸收性能，同时应保证吸波材料在入射角为55°时，其吸波性能能够达到-45db以下，从而降低平台基座3上表面的多路径干扰。

优选的，上述椭圆形截面支架72的预定夹角可以根据实验需要进行适合的设置，本实施例中，优选预定夹角角度范围在5°-10°之间，以保证吸波性能满足使用要求。另外，优选在与导轨61(优选导轨61长30m)布置方向正交的侧墙一侧5m距离处，布置测量系统(移动平台10及其上面设置的天线系统4以及微波组件5等部件统称为测量系统，如图7所示)。

本发明的高分辨微动目标成像系统综合测试平台运用时，测量系统中的控制器通过控制微动伺服机箱66控制第一驱动电机65转动，从而实现支撑平台62的移动；控制器采集光栅尺的信息，使得支撑平台62运动到初始位置，再控制一维转台71、第二驱动电机83、第四驱动电机88以及第三驱动电机85运动，并分别采集相应角度编码器传递的角度信息，使得目标模型1调整到试验所需的初始位姿状态；进一步，控制器再控制第五驱动电机42转动，使得天线41准确对应目标模型1，使得初始状态设置完成；初始状态设置完成后，测量系统再依据试验要求，控制第一驱动电机65、一维转台71、第二驱动电机83、第四驱动电机88以及第三驱动电机85运动运动，实现目标模型1所需的空间位姿变化，第五驱动电机42相应转动，实现天线41实时对应目标模型1，测量系统通过微波组件5及接收天线实时测量目标模型1空间姿态，并在测量系统中实时图像成形，直至完成实验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。