一种雷达应用的目标RCS实时评估方法

摘要

本发明涉及一种雷达应用的目标RCS实时评估方法，通过对回波信号进行AD采样及数字信号处理后输出原始点迹，然后对原始点迹进行凝聚处理，对凝聚点迹进行航迹处理得到航迹点，然后对航迹点的幅度进行距离、STC修正，对输出航迹的幅度值进行实时均值统计，依据目标航迹幅度均值统计结果落入的区域，估计目标的RCS的大小。可应用于雷达装备对被测目标的RCS进行实时评估，具备工程应用条件。

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体为目标识别技术领域，涉及被测目标RCS实时评估的新方法，可应用于雷达装备对被测目标的RCS进行实时评估，具备工程应用条件。

背景技术

正所谓知己知彼，百战不殆，现代战争中，雷达装备作为战场态势感知的主要手段，能够获取敌方来袭目标的信息越多，对本方提前做出针对性部署有极其重要的意义；因此，现代战争对雷达装备提出了越来越高的技术要求，要求雷达能够提供来袭目标的数量、类型(甚至是型号)等信息。

解决目标识别研究较为广泛及成熟的技术包括：基于高分辨距离像的雷达目标识别技术、基于SAR/ISAR图像的目标识别技术，这两种技术都要求雷达工作在高频带、大带宽，SAR/ISAR技术通常应用在机载平台，并不适用于情报雷达领域(中远程情报雷达通常工作在S、L或更低工作频段，工作带宽窄)，因此不具有应用上述两种目标识别技术的条件。

解决在来袭目标早期预警阶段的目标识别意义更显重要，将提供本方更长得应对时间。目前，可知的国内外现役情报雷达装备，通常不具有目标识别能力，仅能提供目标的位置、高度、速度等运动参数信息。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种雷达应用的目标RCS实时评估方法。

技术方案

一种雷达应用的目标RCS实时评估方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对雷达回波信号进行AD采样、DDC下变频、DPC脉冲压缩、DBF数字接收波束形成、MTD动目标检测、CFAR检测、杂波图检测处理后，输出过检测门限的目标或杂波原始点迹的位置、幅度信息；

步骤2：按照给定的凝聚波门对原始点迹进行空间分组，将落入给定的凝聚波门的原始点迹划入一个原始点迹组，所述的原始点迹组至少包括两个原始点迹，对原始点迹组进行凝聚处理形成一个凝聚点迹，输出凝聚点迹的位置、幅度信息；

步骤3：对凝聚点迹进行航迹起始、航迹滤波外推、航迹质量管理、航迹撤销处理，输出确认航迹每个扫描周期的航迹点；

步骤4：根据四种不同的STC控制规律来选择相对应的STC曲线对航迹点的幅度进行距离修正、STC修正：

1)当STC控制规律的码型为‘00’，选择STC1曲线，公式如下：

式中：Amp1为数据处理机上报的航迹点幅度；R为距离；Amp2为用于统计目标航迹大小等效到40km的幅度；

2)当STC控制规律的码型为‘01’，选择STC2曲线，公式如下：

3)当STC控制规律的码型为‘10’，选择STC3曲线，公式如下：

4)当STC控制规律的码型为‘11’，选择STC4曲线，公式如下：

步骤5：对输出航迹的幅度值进行实时均值统计，依据目标航迹幅度均值统计结果落入的区域，估计目标的RCS的大小，目标大小分类方式见下：

极小目标：幅度值≤65；

小目标：65≤幅度值≤75；

中目标：75≤幅度值≤85；

大目标：85≤幅度值。

步骤1中的原始点迹位置信息为距离、方位角、俯仰角信息，或者为距离、方位角、高度信息，或者为经度、纬度、高程信息。

步骤2中的凝聚处理中位置采用幅度加权平均算法，幅度采用最大值输出算法。

有益效果

本发明提出的一种雷达应用的目标RCS实时评估方法，与现有技术相比具有以下优点：

1)不需要雷达装备具有宽带工作能力；

2)解决了情报雷达对目标实时分类识别的问题；

3)工程实用性好。

附图说明

图1目标RCS实时评估方法原理框图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明涉及雷达应用的目标RCS实时评估方法为：

a)雷达回波信号经AD采样及数字信号处理后，对于过检测门限(恒虚警检测检测、杂波图检测门限)的目标或杂波原始点迹，输出原始点迹的位置、幅度信息；

b)原始点迹凝聚处理时，按照设计的凝聚波门对原始点迹进行空间分组，将空间位置很近的一组点迹(至少有两个原始点迹)作为一个原始点迹组，进行凝聚处理，凝聚处理后每个原始点迹组形成一个凝聚点迹，输凝聚点迹的位置、幅度信息；(当雷达没有点迹凝聚功能时，原始点迹可视为凝聚点迹)

c)航迹处理时，利用凝聚点迹进行航迹起始、航迹滤波外推、航迹质量管理、航迹撤销处理，输出确认航迹每个扫描周期(机械扫描)的航迹点；

d)同一个目标，随着目标距离的变化，其回波信号的幅度信息是不同的，因此，c)中提到的航迹点需要将航迹幅度信息折算到固定距离位置对应的幅度值，以保证航迹的幅度信息不会随航迹距离的变化而变化。

e)雷达的STC(灵敏度时间控制)、AGC(自动增益控制)功能也会对航迹的幅度信息产生影响，因此，c)中提到的航迹点，还需要对这部功能引起的航迹幅度信息变化进行补偿，以保证最终输出的航迹幅度信息仅反映当前目标RCS的大小；

f)对同一目标多次检测(机械周扫雷达为每圈检测一次，电扫描雷达为每个电扫周期检测一次)输出的多个航迹点幅度信息，利用统计评估算法，得到该目标对应航迹的幅度统计值(该统计值仅与目标RCS有关)，即可反映该航迹对应真实目标的实际RCS大小；

g)在雷达装备技术状态定型后，通过对已知RCS目标(如歼6的RCS≈2㎡，某型靶机的RCS≈0.2㎡，民航的RCS≈20㎡)进行多次测量，得到已知RCS目标与该型雷达装备输出航迹幅度值的对应关系；

h)可以对目标按照RCS大小进行分类(如极小、小、中、大)，通过g)中得到的航迹幅度信息与目标RCS对应关系，可以得到各类目标对应的航迹幅度信息的取值范围；当雷达工作时，对输出航迹的幅度信息进行实时分析，即可得到该航迹对应真实目标的RCS大小评估结果。

上述操作，a)～f)、h)步骤在雷达工作时同步实时进行，g)步骤在雷达技术状态定型后通过摸底试验进行(不需要重复进行，一型雷达进行一次)。

对于上述a)步骤，提到的原始点迹位置信息可以是距离、方位角、俯仰角信息，也可以是距离、方位角、高度信息，还可以是经度、纬度、高程信息，但不限于该三种表示方式。

对于上述b)步骤，提到的凝聚处理不限于某一种处理方法，涵盖基于原始点迹位置和幅度等信息，通过计算得到凝聚点迹位置和幅度信息的各种处理方法。

对于上述b)步骤，对于不具有凝聚处理功能的雷达，原始点迹可视为本发明提及的凝聚点迹。

对于上述c)步骤，提到的航迹处理不限于某一种处理方法，涵盖基于凝聚点迹位置和幅度等信息，通过计算得到航迹位置和幅度信息的各种处理方法。

对于上述d)步骤，将航迹幅度信息折算到固定距离对应的幅度值，固定距离的选择没有限制，可以是任何距离位置，如50km、60km、100km或其它。

对于上述e)步骤，对于航迹幅度值的补偿，不限于仅对STC、AGC功能进行补偿处理，依据不同雷达的具体设计，涵盖将所有影响目标回波幅度大小(除RCS外)的硬件功能、软件处理算法导致的幅度值变化进行补偿处理，去除影响。

对于上述f)步骤，基于对目标多次扫描测量得到的多次航迹幅度值，不限于某一种统计评估算法得到该目标航迹的幅度统计值。

对于上述h)步骤，不限于某一种对目标RCS的分类方法及名称，可以分成4类、5类或其它，名称依据用户习惯各不相同。

以某对空情报雷达为例，

a)雷达信号处理机AD板和运算板对多路阵元回波进行AD采样、DDC下变频、DPC脉冲压缩、DBF数字接收波束形成、MTD动目标检测、CFAR检测、杂波图检测，输出过检测门限的原始点迹，原始点迹信息包括：距离、方位、俯仰、幅度、信噪比、接收波束号、多普勒通道号等；

b)雷达信号处理机定时接口板对信号处理机运算板输出的原始点迹进行凝聚处理，设定距离波门、俯仰波门、方位波门(组成一个空间立体波门)，将落入一个空间立体波门内的原始点迹划入一个原始点迹组，进行凝聚处理，形成一个凝聚点迹输出；凝聚处理距离、方位和俯仰维采用幅度加权平均算法，幅度维采用最大值输出算法；

c)雷达数据处理机接收信号处理机定时接口板输出的凝聚点迹，进行航迹起始、航迹滤波外推、航迹质量管理、航迹撤销处理，输出确认航迹每个扫描周期(机械扫描)的航迹点；

d)数据处理机通过凝聚点迹计算得到航迹点时，要对航迹点的幅度信息进行距离修正、STC修正，以排除距离变化及不同STC引起的目标回波强度变化，修正计算后得到的幅度值作为航迹点幅度信息输出；

雷达STC种类见下：

STC控制规律(码型‘00’，【40km，3.3次方规律】)：

STC＝-33·log(R)+152＝-33·log(150·t)+152

当STC≤0时，STC＝0dB；

当STC≥31.5时，STC＝31.5dB。

STC控制规律(码型‘01’，【40km，4次方规律】)：

STC＝-40·log(R)+184＝-40·log(150·t)+184

当STC≤0时，STC＝0dB；

当STC≥31.5时，STC＝31.5dB。

STC控制规律(码型‘10’【70km，3.3次方规律】)：

STC＝-33·log(R)+160＝-33·log(150·t)+160

当STC≤0时，STC＝0dB；

当STC≥31.5时，STC＝31.5dB。

STC控制规律(码型‘11’)：无STC

式中：

R：距离，单位：m

t：时间，单位：us

距离、STC补偿公式见下

1)STC1曲线

使用STC1曲线时，公式如下：

式中：Amp1为数据处理机上报的航迹幅度(即关联上凝聚点迹的幅度，凝聚点迹的幅度由使用的一次点迹幅度加权而来)，单位：dB无量纲；R为距离，单位：米；Amp2为用于统计目标航迹大小的等效到40km的幅度，单位：dB无量纲。

2)STC2曲线

使用STC2曲线时，公式如下：

3)STC3曲线

使用STC3曲线时，公式如下：

4)STC4曲线

使用STC4曲线时，公式如下：

e)雷达技术状态定型后，通过靶机、歼7、民航的摸底试验，得到目标进入状态下，经数据处理机输出目标航迹的幅度值统计结果如下：

靶机：RCS≈0.2㎡，航迹幅度值统计结果65(无量纲，dB)；

歼7：RCS≈2㎡，航迹幅度值统计结果75(无量纲，dB)；

民航：RCS≈20㎡，航迹幅度值统计结果85(无量纲，dB)；

f)雷达工作过程中，终端显控组合对数据处理机输出航迹的幅度值进行实时均值统计，依据目标航迹幅度均值统计结果落入的区域，估计目标的RCS的大小，目标大小分类方式见下：

极小目标：幅度值≤65

小目标：65≤幅度值≤75

中目标：75≤幅度值≤85

大目标：85≤幅度值。