一種基于自動增益控制電壓修正的目標(biāo)rcs標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于自動增益控制電壓修正的目標(biāo)RCS標(biāo)定方法，包括如下步驟:A、建立接收機的輸出電壓與脈沖寬度間的第一關(guān)系模型；B、建立接收機的輸出電壓與回波功率間的第二關(guān)系模型；C、利用第一關(guān)系模型，將實測獲取的接收機輸出電壓轉(zhuǎn)換為典型脈沖寬度下的輸出電壓，再利用第二關(guān)系模型，將典型脈沖寬度下的輸出電壓轉(zhuǎn)換為目標(biāo)回波功率；D、建立接收機的AGC電壓與回波功率間的第三關(guān)系模型；E、利用第三關(guān)系模型，對獲取的目標(biāo)回波功率進行修正；F、根據(jù)雷達方程，利用天線增益、發(fā)射功率、觀測距離及修正后的目標(biāo)回波功率，計算獲取目標(biāo)的雷達散射截面RCS。本發(fā)明簡化了標(biāo)定測量過程，有效節(jié)省測量費用和時間。
【專利說明】-種基于自動增益控制電壓修正的目標(biāo)RCS標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及目標(biāo)電磁散射特性測量技術(shù)，特別涉及一種基于自動增益控制電壓修 正的目標(biāo)RCS標(biāo)定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的RCS (雷達散射截面）標(biāo)定方法主要有兩種，分別為相對定標(biāo)法和絕對定 標(biāo)法。相對定標(biāo)法即根據(jù)被測目標(biāo)回波功率與已知RCS的校準(zhǔn)體回波功率的比值，再與校 準(zhǔn)體的RCS相乘獲得被測目標(biāo)的RCS。絕對定標(biāo)法則需已知雷達系統(tǒng)的發(fā)射功率、天線增 益、線纜損耗及接收機增益等參數(shù)，這需要標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器的信號注入雷達接收機系統(tǒng)的 前端，且必須用精密信號源對信號發(fā)生器進行校準(zhǔn)。比較而言，相對定標(biāo)法具有簡便、精度 較好等優(yōu)點；絕對定標(biāo)法則具有僅需開展一次散射測量、實用范圍廣的優(yōu)點。對測量條件受 限的特殊環(huán)境目標(biāo)RCS測量而言，絕對定標(biāo)法更具較大優(yōu)勢。
[0003] 但根據(jù)雷達方程，目標(biāo)散射回波功率與觀測距離的四次方呈反比，不同距離下目 標(biāo)回波功率變化范圍高達80dB以上。雷達的接收系統(tǒng)必然采用自動增益控制（AGC)技術(shù)。 AGC技術(shù)是一種在輸入信號幅度變化較大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小 范圍內(nèi)變化的自動控制方法，主要用于匹配整個接收通道各部分的動態(tài)范圍，是雷達系統(tǒng) 中非常關(guān)鍵的組成部分。由于自動增益控制的原因，與雷達接收機增益將與目標(biāo)回波功率 關(guān)聯(lián)，這對目標(biāo)RCS標(biāo)定帶來較大難度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于自動增益控制電壓修正的目標(biāo)RCS標(biāo)定方法，來 解決目標(biāo)RCS測量過程中，雷達接收機增益將與目標(biāo)回波功率耦合帶來的RCS標(biāo)定問題。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于自動增益控制（AGC)電壓 修正的目標(biāo)RCS標(biāo)定方法，包含以下步驟：
[0006] A、選定一輸入功率，在實驗室內(nèi)測量的不同脈沖寬度下對應(yīng)的接收機輸出電壓， 通過擬合建立接收機的輸出電壓與脈沖寬度間的第一關(guān)系模型；
[0007] B、選定一參考AGC電壓，在實驗室內(nèi)測量典型脈沖寬度下不同輸入功率對應(yīng)的接 收機輸出電壓，通過擬合建立接收機的輸出電壓與回波功率間的第二關(guān)系模型；
[0008] C、利用輸出電壓與脈沖寬度間的第一關(guān)系模型，將實測獲取的接收機輸出電壓轉(zhuǎn) 換為典型脈沖寬度下的輸出電壓，再根據(jù)典型脈沖寬度下的輸出電壓與回波功率間的第二 關(guān)系1?型，獲取目標(biāo)的回波功率；
[0009] D、利用實驗室測量的不同輸入功率下接收機的AGC電壓，通過擬合建立接收機的 AGC電壓與回波功率間的第三關(guān)系模型；
[0010] E、利用AGC電壓與回波功率間關(guān)系模型，修正獲取的目標(biāo)回波功率；
[0011] F、根據(jù)雷達方程，利用天線增益、發(fā)射功率、觀測距離、修正后的回波功率等數(shù)據(jù) 或參數(shù)計算獲取目標(biāo)的RCS。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0013] 本發(fā)明根據(jù)雷達接收機輸出電壓與回波功率、電磁波脈沖寬度、AGC電壓四者間的 相互耦合關(guān)系，給出了一種目標(biāo)RCS的絕對標(biāo)定方法，具有如下優(yōu)點：（1)、僅需在實驗室內(nèi) 分別標(biāo)定測量輸出電壓與回波功率、輸出電壓與脈沖寬度、AGC電壓與回波功率三對關(guān)系， 極大地簡化了標(biāo)定測量過程；(2)、無需開展專門的標(biāo)準(zhǔn)體RCS校標(biāo)測量，可節(jié)省測量費用 和時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明標(biāo)定方法的流程圖；
[0015] 圖2是接收機輸出電壓與回波功率間的關(guān)系擬合結(jié)果；
[0016] 圖3是接收機輸出電壓與脈沖寬度間的關(guān)系擬合結(jié)果；
[0017] 圖4是接收機AGC電壓與回波功率間的關(guān)系擬合結(jié)果；
[0018] 圖5是修正后的目標(biāo)回波功率；
[0019] 圖6是定標(biāo)后的目標(biāo)RCS曲線。

【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明根據(jù)AGC電壓與目標(biāo)回波功率間的關(guān)系，提出了一種基于AGC修正的RCS 標(biāo)定方法，實現(xiàn)目標(biāo)的RCS標(biāo)定。這里以某目標(biāo)動態(tài)回波數(shù)據(jù)的RCS標(biāo)定為例進行說明。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明的標(biāo)定方法，包含以下步驟：
[0022] A、接收機輸出電壓與脈沖寬度間關(guān)系建模；
[0023] 選定某一輸入功率，在實驗室內(nèi)測量不同脈沖寬度下接收機的輸出電壓數(shù)據(jù)，建 立輸出電壓與脈沖寬度間的二次曲線關(guān)系模型，即
[0024] log(U0) = ^log^^+bJogW+bo (1)
[0025] 式中，U。為接收機的輸出電壓；T為雷達發(fā)射電磁波脈沖寬度，單位為μ s。b2、V k為各次項系數(shù)，通過曲線擬合確定。圖2給出了 -lOdBmW輸入功率下接收機輸出電壓與 脈沖寬度間的關(guān)系曲線。
[0026] B、接收機輸出電壓與回波功率間關(guān)系建模；
[0027] 選定某一參考AGC電壓Ua(l，在實驗室內(nèi)測量典型脈沖?；寬度下，不同回波功率已 對應(yīng)的接收機輸出電壓數(shù)據(jù)，建立輸出電壓與回波功率間的一次曲線關(guān)系模型，即
[0028] log(U。）= cA+c。 （2)
[0029] 圖3給出了 AGC電壓Ua(l = 0.76V下接收機輸出電壓與回波功率間的關(guān)系曲線。已 為回波功率；為各次項系數(shù)，通過曲線擬合確定。
[0030] C、目標(biāo)回波功率的獲?。?br> [0031] 利用公式（1)給出的輸出電壓與脈沖寬度間關(guān)系模型，將實測獲取的接收機輸出 電壓轉(zhuǎn)換為典型脈沖寬度下的輸出電壓隊 2,即
[0032] U〇2 = U〇exp [b2log2 ⑴ ⑴ _b2log2 (T0) -bjog (T0) ] (3)
[0033] 式中，將實測獲得雷達接收機輸出電壓代入上式作為U。的取值；將實測獲得的雷 達發(fā)射脈沖寬度代入上式作為T的取值。
[0034] 再根據(jù)式（2)給出的典型脈沖寬度下輸出電壓與回波功率間的關(guān)系，得到下式， 即
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于自動增益控制電壓修正的目標(biāo)RCS標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟： A、 建立接收機的輸出電壓與脈沖寬度間的第一關(guān)系模型； B、 建立接收機的輸出電壓與回波功率間的第二關(guān)系模型； C、 利用第一關(guān)系模型，將實測獲取的接收機輸出電壓轉(zhuǎn)換為典型脈沖寬度下的輸出電 壓，再利用第二關(guān)系模型，將典型脈沖寬度下的輸出電壓轉(zhuǎn)換為目標(biāo)回波功率； D、 建立接收機的AGC電壓與回波功率間的第三關(guān)系模型； E、 利用第三關(guān)系模型，對獲取的目標(biāo)回波功率進行修正； F、 根據(jù)雷達方程，利用天線增益、發(fā)射功率、觀測距離及修正后的目標(biāo)回波功率，計算 獲取目標(biāo)的雷達散射截面RCS。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 建立所述第一關(guān)系模型時，是通過選定一輸入功率，在實驗室內(nèi)測量不同脈沖寬度下 對應(yīng)的接收機輸出電壓，通過擬合建立接收機的輸出電壓與脈沖寬度間的二次曲線關(guān)系模 型： 其中，U。為接收機的輸出電壓，T為雷達發(fā)射電磁波的脈沖寬度；b2、bp k為各次項系 數(shù)，通過曲線擬合確定。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 建立所述第二關(guān)系模型時，是通過選定一參考AGC電壓Ua(l，在實驗室內(nèi)測量典型脈沖 寬度L下不同輸入功率對應(yīng)的接收機輸出電壓，通過擬合建立接收機的輸出電壓與回波功 率間的一次曲線關(guān)系模型： log(U。）= cA+c。 式 2 其中，為回波功率，Cp C(l為各次項系數(shù)，通過曲線擬合確定。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 獲取目標(biāo)回波功率時，根據(jù)式1給出的第一關(guān)系模型，由下式將實測獲取的接收機輸 出電壓U。。轉(zhuǎn)換為典型脈沖寬度?；下的輸出電壓隊2 : Uo2 = Uocexp [b2log2 (Tc) (Tc) -b2log2 (T0) -bjog (T0)] 式 3 式3中，T。為實測獲得的雷達發(fā)射脈沖寬度； 再將式3的結(jié)果代入式2給出的第二關(guān)系模型中，通過下式獲取目標(biāo)回波功率:
式4。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 建立所述第三關(guān)系模型時，在實驗室內(nèi)測量不同輸入功率下接收機的AGC電壓，通過 擬合建立接收機的AGC電壓與回波功率間的四次曲線關(guān)系模型：
式5 式5中，UaSAGC電壓；&4、&3、& 2、&1、&(|分別為各次項系數(shù)，通過曲線擬合確定。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 修正目標(biāo)回波功率時，利用第三關(guān)系模型，將實測時接收機的AGC電壓Ua。和參考AGC 電壓Ua(l分別代入式5計算相應(yīng)的回波功率，即
將兩次計算結(jié)果的差值ΛΡ = ^。^^作為回波功率的修正值，對目標(biāo)回波功率進行修 正得到 Pr2 = Prl+AP。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 利用修正后的目標(biāo)回波功率P#根據(jù)雷達方程，獲取目標(biāo)的雷達散射截面此5值〇時， 公式如下：
式6 式6中，R為觀測距離λ為電磁波工作波長；4和Gt分別為接收和發(fā)射天線增益；Pt 為發(fā)射功率。
【文檔編號】G01S7/40GK104215949SQ201410425832
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】林嘉軒, 梁子長, 顧俊 申請人:上海無線電設(shè)備研究所