一種從雷達(dá)散射截面測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隱身測試評估技術(shù)，特別涉及一種從雷達(dá)散射截面（RCS，Radar Cross Section)測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] RCS測量中，背景信號的提取與背景信號的抵消是其重要環(huán)節(jié)。其中，背景信號提 取的精度直接影響背景信號抵消的效果，所以背景信號提取的精度尤為重要。
[0003] 在室外RCS測試中，通常采用低散射支架支撐被測目標(biāo)，支架頂部的轉(zhuǎn)頂機(jī)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)目標(biāo)旋轉(zhuǎn)，支架本體采用低散射設(shè)計以減小其對測試的干擾。RCS測量首先要測量空場 地獲得背景響應(yīng)，在使用低散射支架進(jìn)行背景測試時，由于支架頂部存在轉(zhuǎn)頂機(jī)構(gòu)，如果不 加以有效遮擋，將無法進(jìn)行背景對消，為了更精確地進(jìn)行RCS測量，需要設(shè)計一種低散射載 體，安放在金屬支架頂端，以模擬目標(biāo)安放在支架頂端測試時的狀態(tài)，該載體要求具有比金 屬支架本身更低的RCS電平，以實(shí)現(xiàn)對金屬支架與固定背景電平的精確測量。
[0004] 但是，隨著RCS隱身設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展，采取隱身措施后的一些隱身目標(biāo)的RCS 已降到-40dBm 2的量級，此時載體和支架背景往往是影響目標(biāo)RCS測量精度的主要因素，因 此對低RCS載體外形設(shè)計提出了更為嚴(yán)苛的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種從雷達(dá)散射截面測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方法，從 而可以顯著地提高RCS測試場的測量精度。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種從雷達(dá)散射截面RCS測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方法，該方法包括：
[0008] 使用最小平方中值準(zhǔn)則對RCS測量數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，檢測識別并消除外在干擾，得 到剔除后的測量數(shù)據(jù)；
[0009] 對剔除后的測量數(shù)據(jù)使用正交距離回歸擬合估計方法進(jìn)行擬合估計，得到目標(biāo)信 號與固定背景雜波信號。
[0010] 可選的，所述使用最小平方中值準(zhǔn)則對RCS測量數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，檢測識別并消除 外在干擾，得到剔除后的測量數(shù)據(jù)包括：
[0011] 旋轉(zhuǎn)偏心載體目標(biāo)，得到不同方位角0下的RCS測量數(shù)據(jù)s(0);
[0012] 使用最小平方中值準(zhǔn)則計算得到S( 0 )的絕對標(biāo)準(zhǔn)化偽殘差r( 0 );
[0013] 設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化偽殘差門限值d，并剔除F(Q1)Ma Gl、2....n-l，n)的RCS數(shù)據(jù) s( 0 i)，得到剔除后的測量數(shù)據(jù)SflltCT( 0 );其中，n為方位角的個數(shù)。
[0014] 可選的，該方法還包括：
[0015] 所述d的值為4 S，其中S為標(biāo)準(zhǔn)差。
[0016] 可選的，所述對剔除后的測量數(shù)據(jù)使用正交距離回歸擬合估計方法進(jìn)行擬合估 計，得到目標(biāo)信號與固定背景雜波信號包括：
[0017] 對剔除后的測量數(shù)據(jù)SflltCT( 0 )使用正交距離回歸擬合估計方法進(jìn)行擬合估計， 得到偏心載體RCS復(fù)平面圓周的半徑r和圓心的估計值；
[0018] 根據(jù)所述半徑r和圓心Odi, bQ)的估計值，得到目標(biāo)信號與固定背景雜波信號。
[0019] 可選的，所述正交距離回歸擬合估計方法中的擬合準(zhǔn)則為：
[0023] 其中，SfiltCT( 9 )占S filtCT ( 9 )Q分別表不剔除后的測量數(shù)據(jù)的實(shí)部與虛部，b :與b Q 分別表示固定背景雜波信號be115的實(shí)部與虛部。
[0024] 可選的，該方法還包括：
[0025] 進(jìn)行擬合估計時，通過最小二乘方法計算得到估計值^ 4和^;
[0026] 其中，#為目標(biāo)信號的幅度的估計值，$ 分別為固定背景雜波信號的實(shí)部與 虛部的估計值。
[0027] 可選的，通過如下的公式計算得到目標(biāo)信號的相位# :
[0028]
[0029] 如上可見，在本發(fā)明的從雷達(dá)散射截面測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方法中，基 于參數(shù)估計的場地背景分離技術(shù)，從信號處理角度，分析了復(fù)平面RCS數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及相 關(guān)的背景雜波干擾特性，并提出采用穩(wěn)健估計的最小平方中值（LMS，Least Median of Squares)方法，剔除異常數(shù)據(jù)干擾與外來無線電射頻干擾，同時采用正交距離回歸擬合估 計（ODR，Orthogonal Distance Regression)方法，分離出目標(biāo)與背景雜波信號，從被測目 標(biāo)回波信號中消減背景干擾，顯著地提高外場RCS測試場的測量精度，仿真分析表明了上 述方法的正確性與有效性。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的理想RCS與實(shí)測RCS之間的差別示意圖。
[0031]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的從雷達(dá)散射截面測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方法的流 程不意圖。
[0032]圖3為本發(fā)明的具體實(shí)施例中的偏心載體及幾何尺寸的示意圖。
[0033]圖4為本發(fā)明的具體實(shí)施例中的偏心載體復(fù)平面軌跡示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0035] 本實(shí)施例提供了 一種從雷達(dá)散射截面測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方法。
[0036] 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過分析發(fā)現(xiàn)，在RCS相干測量中，沿雷達(dá)視線方向旋轉(zhuǎn) 偏心載體目標(biāo)，其理想的RCS測量結(jié)果在I/Q復(fù)平面上的形式是一個以原點(diǎn)為圓心的圓。[0037] 在實(shí)際測量中，一些額外的信號會被添加進(jìn)來，比如背景噪聲干擾、目標(biāo)與低散射 支架的相互作用、儀器噪聲，還有與時間無關(guān)的系統(tǒng)頻率漂移等信號。這些信號使得上述理 想的復(fù)信號圓心平移，并且會影響復(fù)信號圓的半徑。根據(jù)目標(biāo)RCS的定義及測量的實(shí)際情 形，目標(biāo)RCS復(fù)信號S(0)可以由下式表示：
[0038]
[0039] 其中，0為目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度，r和識分別為從目標(biāo)處反射的電場信號的幅度和相 位，13和P分別為環(huán)境因素的電場的幅度和相位，T為目標(biāo)與支架的相互作用， n為噪聲， D為漂移，〇代表了外在的電磁射頻干擾。
[0040] 實(shí)際測量中，偏心載體目標(biāo)在低散射支架上方位旋轉(zhuǎn)，公式（1)中描述了一 個以原點(diǎn)為圓心、貨從0變化到2 31的復(fù)平面上的圓，第二項(xiàng)是使理想的圓心偏離復(fù)平面原 點(diǎn)的常量。假設(shè)公式（1)中等式右邊的后四項(xiàng)均得到最小化處理，那么理想RCS與實(shí)測RCS 之間的差別如圖1所示。在理想情形下，相干RCS數(shù)據(jù)在復(fù)平面上擬合的是一個以原點(diǎn)為 圓心的圓；而實(shí)際中，RCS數(shù)據(jù)不僅受到固定背景干擾的影響，也受到異常電磁射頻信號和 噪聲等因素的影響，RCS數(shù)據(jù)擬合圓的圓心偏離原點(diǎn)，其半徑也可能會發(fā)生變化。如圖1所 示，隨著相位變化，理想的RCS復(fù)測量信號在I/Q復(fù)平面內(nèi)是一個以原點(diǎn)為圓心，其幅度r 為半徑的圓，由于背景雜波信號b及噪聲等影響，其圓心會偏離原點(diǎn)，同時半徑也可能會發(fā) 生變化。
[0041] 從圖1中可以看出b〈r，表明正常情形下背景信號強(qiáng)度不會高于目標(biāo)信號；并且實(shí) 測RCS與理論RCS在復(fù)平面上相交于兩點(diǎn)，如果從測量數(shù)據(jù)中移除背景信號b，那么測量誤 差就可以得到有效地減小。
[0042]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的從雷達(dá)散射截面測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方法的流 程示意圖。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的從雷達(dá)散射截面測量數(shù)據(jù)中提取背景信號的方 法可以包括如下所述的步驟：
[0043]步驟201，使用LMS準(zhǔn)則對RCS測量數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，檢測識別并消除外在干擾，得到 剔除后的測量數(shù)據(jù)。
[0044] 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，可以使用多種【具體實(shí)施方式】來實(shí)現(xiàn)上述的步驟201，以下 將以其中的一種【具體實(shí)施方式】為例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
[0045] 例如，在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，所述步驟201包括：
[0046] 步驟21，旋轉(zhuǎn)偏心載體目標(biāo)，得到不同方位角（0 i、0 2. ... 0 n i、