一种基于幅度平滑和波束增益修正方式的RCS测量方法与流程

一种基于幅度平滑和波束增益修正方式的rcs测量方法
技术领域
1.本发明属于雷达总体技术领域中的目标参数测量技术。


背景技术：

2.在目前的rcs测量方法中，没有考虑到目标偏离波束中心对测量结果的影响，对于一维相扫三坐标雷达，俯仰上分为多个波束，不同的目标相对于波束中心有一定的偏离，所以回波能量要小于按照最大增益的等幅脉冲串计算出的接收信号能量，会影响rcs测量值的准确性。
3.信噪比计算是rcs测量的重要部分，传统方法将当前航迹的幅度值作为有效信号幅度用于信噪比估计，由于目标闪烁的固有特性，幅度一般存在6～10db左右的起伏，导致信噪比估计值变化过于剧烈，rcs测量值存在起伏过大的问题。


技术实现要素：

4.为解决传统方法中没有考虑目标偏离波束中心对测量结果的影响、rcs测量值存在较大系统差,且直接使用当前航迹的幅度值作为有效信号幅度用于信噪比估计会导致信噪比估计值变化过于剧烈、rcs测量值的随机起伏过大等问题，本发明提出一种基于幅度平滑和波束增益修正方式的rcs测量方法。
5.本发明提出的一种基于幅度平滑和波束增益修正方式的rcs测量方法，技术方案如下：
6.步骤1：跟踪典型目标跟踪并采集航迹和无目标空域噪声作为数据源；
7.步骤2：统计一维相扫三坐标雷达工作参数,包括瞬时带宽、脉宽、相参脉冲数、工作频率；
8.步骤3：根据经验公式计算rcs值，测量公式为：
9.rcs0＝snr-p
t-g
t-g
r-cos2(ele) 103 r4 f2 2
·
gkx gjs 10-(b
·
τ)-n modifypara
ꢀꢀ
(1)
10.所有参数以db值来计算，包括目标观测信噪比snr，发射功率p
t
，发射增益g
t
，接收增益gr，目标仰角ele，目标距离r，雷达工作频率f，单程馈线损耗gkx，接收失配损耗gjs，雷达瞬时带宽b，瞬时脉宽τ，相参脉冲数n；
11.测量公式中的modifypara为测量修正项，为解决天线波束形状损失的影响，需要对波束增益进行修正，包括在测量公式中根据航迹的仰角所在的波束进行增益修正，因此引入了对于天线波束形状损失的修正因子lw，计算公式为：
[0012][0013]
[0014]
其中m为积累的脉冲数，c0为常数，mb为半功率天线方位波束宽度收到的脉冲，由半功率天线方位波束宽度θ
0.5
、脉冲重复周期tr、天线方位扫描速度w和目标仰角ele得出，修正因子值与每个航迹点的仰角有关；在得到每个航迹点的波束形状的修正因子后将其转化为对波束幅度的修正值，首先将修正因子lw(db)转化为线性值lw，然后用幅度序列乘以该线性值lw，得到修正后的幅度值。然后，需要根据实际情况对所述目标观测信噪比snr进行幅度平滑估计。
[0015]
进一步的，对目标观测信噪比的幅度平滑估计包括：首先删除幅度零值，然后从第三圈航迹信息开始,依次取出每个航迹时间及前后各两圈的幅度值得到五条航迹幅度信息，采用五点三次平滑滤波进行幅度平滑，将新的目标幅度值作为当前时刻数据采集波门内的最大幅度，得到新的时间-幅度序列，再计算信噪比。
[0016]
本发明提出的这种基于幅度平滑和波束增益修正方式的rcs测量方法具有以下的有益效果：
[0017]
1：该测量方法的所有参数均为雷达总体方案中的已知参数，易于获取。仅需要雷达设计参数和航迹文件即可完成对rcs的实时测量，在工程中具有可操作性，提升效率，节约实验成本：考虑到波束修正可以使测量更符合该体制雷达特点，使rcs的测量值更为准确，根据与未经过波束修正的测量方法相比较，采取该修正方法可以使测量结果与理论值的平均误差减小1.3db左右。
[0018]
2：解决了传统方法中仅将当前航迹信息用于信噪比估计造成的估计精确度差的问题，采取幅度平滑后，经过与未经幅度平滑后计算出的rcs值数据比较表明，该方法留了原有幅度值序列特性，减小了估计的随机起伏，可以有效提升估计的精确度，简便易行。
附图说明
[0019]
图1为本发明实施例流程图。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的解释说明。
[0021]
本发明提出了一种基于幅度平滑和波束增益修正方式的rcs测量方法，优选的实施例实现过程如图1所示，技术方案包括：
[0022]
1：采集不同机型的航迹数据及无目标空域多周期内的噪声幅度、得到实时目标方位azi，航向course，仰角ele，目标距离r和航迹幅度a
t
、噪声幅度a
ni
。
[0023]
2：根据目标当前方位azi和航向course计算目标视角。
[0024]
3：以步骤1、2测得的参数和读取的雷达相关参数由公式(5)、(6)计算对于天线波束形状损失的修正因子lw(db)。
[0025]
4：针对航迹质量不稳定且幅度跳跃较大的情形，先将幅度零值点删除，然后将剩下的幅度序列用公式(4-1)至公式(4-5)进行幅度平滑来得到时间-幅度序列，已知在五个航迹时间点(当前时间及前后各两个时间点)上的观测数据为y-2
《y-1
《y0《y1《y2，计算出的五个结果即为经过五点三次平滑后得到的五个时间点的平滑后的幅度值。
[0026]
[0027][0028][0029][0030][0031]
5：将以db值表示的修正因子lw(db)转化为线性值lw，然后用步骤4中得到的幅度平滑后的幅度序列乘以该线性值lw，得到修正后的幅度值。
[0032]
6：由步骤1中采集的无目标空域多周期内的噪声幅度a
ni
统计噪声幅度均值然后将步骤5处理后得到的时间-幅度序列除以该均值得到时间-信噪比序列，即snr值。
[0033]
7：由公式(1)计算加入波束增益修正后的实时目标散射截面积值。


技术特征：
1.一种基于幅度平滑和波束增益修正方式的rcs测量方法，其特征在于：步骤1：跟踪典型目标跟踪并采集航迹和无目标空域噪声作为数据源；步骤2：统计一维相扫三坐标雷达工作参数,包括瞬时带宽、脉宽、相参脉冲数、工作频率；步骤3：根据经验公式计算rcs值，测量公式为：rcs0＝snr-p
t-g
t-g
r-cos2(ele) 103 r4 f2 2
·
gkx gjs 10-(b
·
τ)-n modifypara
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)所有参数以db值计算，包括目标观测信噪比snr，发射功率p
t
，发射增益g
t
，接收增益g
r
，目标仰角ele，目标距离r，雷达工作频率f，单程馈线损耗gkx，接收失配损耗gjs，雷达瞬时带宽b，瞬时脉宽τ，相参脉冲数n，测量修正项modifypara；对所述目标观测信噪比snr进行幅度平滑估计；其中所述测量修正项modifypara是对波束增益的修正，修正过程包括：在测量公式中引入了对于天线波束形状损失的修正因子l
w
，计算公式为：，计算公式为：其中m为积累的脉冲数，c0为常数，m
b
为半功率天线方位波束宽度收到的脉冲，由半功率天线方位波束宽度θ
0.5
、脉冲重复周期t
r
、天线方位扫描速度w和目标仰角ele得出，修正因子值与每个航迹点的仰角有关；将每个航迹点的波束形状的修正因子转化为对波束幅度的修正值，即将修正因子l
w
(db)转化为线性值l
w
，然后用幅度序列乘以所述线性值l
w
，得到修正后的幅度值。2.根据权利要求1所述的一种基于幅度平滑和波束增益修正方式的rcs测量方法，其特征在于：所述目标观测信噪比snr幅度平滑估计过程包括：首先删除幅度零值，然后从第三圈航迹信息开始，依次取出每个航迹时间及前后各两圈的幅度值得到五条航迹幅度信息，采用五点三次平滑滤波进行幅度平滑，将新的目标幅度值作为当前时刻数据采集波门内的最大幅度，到新的时间-幅度序列，再计算信噪比。

技术总结
本发明属于雷达总体技术领域，涉及一种基于幅度平滑和波束增益修正方式的RCS测量方法。本发明以雷达方程为基础提出易于工程实现的RCS测量公式，将带宽、脉宽、形成脉冲和工作频率参数参与计算，根据目标仰角对波束因子进行修正，以去除不同仰角天线波束增益影响。筛选出不含幅度零值的航迹序列后，从第三圈开始依次将每个航迹时间及其前后各两圈共五条幅度值取出,采用五点三次平滑滤波处理，得到平滑幅度值。采用修正后的幅度值完成信噪比估计和RCS计算。本发明可在现有硬件平台基础上有效测量常见目标RCS值，解决了天线波束形状和航迹幅度跳跃的影响，工程上易于实现。工程上易于实现。工程上易于实现。


技术研发人员：刘冰野 刘军华 潘瑞云
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二四研究所
技术研发日：2022.07.27
技术公布日：2022/10/11