室外场rcs测量方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电磁散射领域，尤其涉及一种室外场RCS测量方法及系统。
【背景技术】
[0002] 现有的室外场RCS(Radar Cross Section，雷达散射截面)测量往往是通过低通滤 波器把中频信号处理到基带信号进行运算，此方法的缺点是信号处理过程环节较多，容易 累积较多的误差。在信号采集和处理速度较慢的情况下，上述方法采用较多。但在新型大型 室外R CS测量场建设中，信号采集处理设备的处理速度、分辨率、带宽等指标都大幅提高，完 全能够直接采集中频回波信号并进行运算，这时再采用传统的方法就无法适应硬件发展的 形势及RCS测量精度的要求。
[0003] 其次，现有的室外场RCS测量采用异地定标的方式进行定标，在多次采集目标、定 标体的中频回波信号计算RCS时，通常是分别计算目标、定标体回波中心频率对应的电场强 度的平均值，再代入RCS计算公式求得结果。上述方法中，多次测试累积生成的目标及定标 体的上述电场强度并不相干，测试场内外各种有源无源干扰会严重影响测得的目标RCS准 确性。
[0004] 再者，现有的室外场RCS测量在采用多次架设定标的方式进行定标时，需要单独测 量目标及定标体的回波信号，必须将定标体不断架设或移除，由此造成测量结果严重依赖 于系统的稳定度，测量的具体过程无法决定最后的测量结果。故上述方法无法用于对稳定 性及可靠性要求较高的测量环境。
[0005] 因此，亟需一种采用异地定标方式，直接对回波中频信号进行采样生成数字IQ信 号，多次测量结果累积具备较好相干性的室外场RCS测量方法及系统以解决上述问题。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种室外场RCS测量方法及系统，采用异地定标方式进行定标，降低 了系统稳定度对测量精度的影响;通过直接在中频采样得到数字IQ信号，进而根据该数字 IQ信号计算目标RCS，避免了现有技术从中频到基带的变频及解调、滤波，减小了上述信号 处理过程造成的大量误差；同时，在多次测量时，采用先代入公式计算一组数据的RCS，后对 所有RCS进行累积的方法，成功利用定标体信号对于目标的相参作用，有效消除了由于外部 干扰产生的相位噪声及衰减，保证了RCS测量的准确性。
[0007] 本发明一方面提供一种室外场RCS测量方法，包括:采集至少一组回波信号，所述 至少一组回波信号中的任一组包括对应于同一发射信号的、中心频率相等的目标中频回波 信号、及定标体中频回波信号;针对任一组回波信号，将该组回波信号中的目标中频回波信 号进行模数转换生成第一数字信号;将该组回波信号中的定标体中频回波信号进行模数转 换生成第二数字信号;对第一数字信号进行快速傅里叶变换，得到第一复量信号，根据第一 复量信号获取第一电场强度;对第二数字信号进行快速傅里叶变换，得到第二复量信号，根 据第二复量信号获取第二电场强度;根据第一电场强度及第二电场强度计算基于该组回波 信号的候选RCS;若采集的回波信号为一组，将基于该组回波信号的候选RCS作为目标RCS; 所述第一电场强度为第一复量信号中，频率等于目标中频回波信号中心频率的频点对应的 电场强度;所述第二电场强度为第二复量信号中，频率等于定标体中频回波信号中心频率 的频点对应的电场强度。
[0008] 优选地，若采集的回波信号至少为两组，将基于每一组回波信号的候选RCS的算术 平均值作为目标RCS。
[0009] 优选地，根据满足公式1的采样频率及采样点数对目标中频回波信号、及定标体中 频回波信号进行模数转换；
[0010]
公式 1
[0011 ]其中，匕为目标中频回波信号中心频率;fs为采样频率;N为采样点数;k为正整数。
[0012] 优选地，根据第一复量信号获取第一电场强度具体包括:选取第一复量信号中第 (k+Ι)个频点对应的电场强度作为第一电场强度;根据第二复量信号获取第二电场强度具 体包括:选取第二复量信号中第(k+Ι)个频点对应的电场强度作为第二电场强度。
[0013] 优选地，根据第一电场强度及第二电场强度计算候选RCS具体包括:根据第一电场 强度、第二电场强度及公式2计算候选RCS;
[0014]
公式 2
[0015] 其中，vGexpC/，）为候选RCS; 为候选RCS幅值；P为目标固有相位；爲为第一 电场强度；I为第二电场强度;Rt为目标到雷达的距离;Rc为定标体到雷达的距离;Cc为定标 体理论值;j为虚数单位。
[0016] 优选地，在对第一数字信号及第二数字信号进行快速傅里叶变换之前，检测并去 除第一数字信号及第二数字信号中的直流偏置分量。
[0017] 本发明还提供一种室外场RCS测量系统，包括:信号采集单元、模数转换单元、FFT 单元、电场强度获取单元、RCS计算单元;其中，
[0018] 信号采集单元用于采集至少一组回波信号，并将采集的回波信号发送到模数转换 单元;所述至少一组回波信号中的任一组包括对应于同一发射信号的、中心频率相等的目 标中频回波信号、及定标体中频回波信号；
[0019] 模数转换单元用于接收回波信号;针对任一组回波信号，将该组回波信号中的目 标中频回波信号进行模数转换生成第一数字信号;将该组回波信号中的定标体中频回波信 号进行模数转换生成第二数字信号;将第一数字信号及第二数字信号发送到FFT单元；
[0020] FFT单元用于对接收的第一数字信号进行快速傅里叶变换，得到第一复量信号;对 接收的第二数字信号进行快速傅里叶变换，得到第二复量信号;将第一复量信号及第二复 量信号发送到电场强度获取单元；
[0021] 电场强度获取单元用于根据接收的第一复量信号获取第一电场强度;根据接收的 第二复量信号获取第二电场强度，并将第一电场强度及第二电场强度发送到RCS计算单元；
[0022] RCS计算单元用于根据接收的第一电场强度及第二电场强度计算基于该组回波信 号的候选RCS，并在采集的回波信号为一组时，将基于该组回波信号的候选RCS作为目标 RCS；
[0023]所述第一电场强度为第一复量信号中，频率等于目标中频回波信号中心频率的频 点对应的电场强度;所述第二电场强度为第二复量信号中，频率等于定标体中频回波信号 中心频率的频点对应的电场强度。
[0024] 优选地，RCS计算单元还用于在采集的回波信号至少为两组时，将基于每一组回波 信号的候选RCS的算术平均值作为目标RCS。
[0025] 优选地，模数转换单元根据满足公式1的采样频率及采样点数对目标中频回波信 号、及定标体中频回波信号进行模数转换；
[0026]
公式 1
[0027] 电场强度获取单元选取第一复量信号中第(k+Ι)个频点对应的电场强度作为第一 电场强度，选取第二复量信号中第(k+Ι)个频点对应的电场强度作为第二电场强度。
[0028]优选地，RCS计算单元基于第一电场强度、第二电场强度及公式2计算候选RCS;
[0029]
公式 2
[0030]其中，(./_</?；)为候选RCS; 为候选RCS幅值；炉为目标固有相位；
[0031] 蜀为第一电场强度；尾为第二电场强度;Rt为目标到雷达的距离;Rc为定标体到雷 达的距离;C。为定标体理论值;j为虚数单位。
[0032] 根据本发明提供的室外场RCS测量方法及系统，能够有效减小现有技术中多个信 号处理过程产生的误差，并利用目标与定标体的相干特性消除相位噪声，提高测量结果精 确性。同时，本发明提供的室外场RCS测量方法及系统便于设计，不依赖于系统稳定性，只与 RCS的具体测量过程相关，适合在工程应用中推广。
【附图说明】
[0033]图1是本发明的室外场RCS测量方法示意图；
[0034]图2是本发明的室外场RCS测量方法及系统的定标示意图；
[0035] 图3是本发明的室外场RCS测量方法及系统的第一电场强度获取示意图；
[0036] 图4是本发明的室外场RCS测量方法及系统的第二电场强度获取示意图；
[0037]图5是本发明的室外场RCS测量方法及系统的测量结果图。
【具体实施方式】
[0038]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。
[0039]本发明考虑到现有的室外场RCS测量中多次架设定标的方法严重依赖于系统