本發明涉及雷達散射界面RCS測量領域，尤其涉及一種RCS測量中提高定標精度的方法與系統。

背景技術：

室內RCS測量中，主要采用“雙定標”技術來估計RCS測量不確定度，該方法利用兩個理論RCS值可精確獲得的不同類型定標體進行測量。其中的第一定標體用于獲取雷達頻率響應函數，第二定標體估計定標測量過程中的誤差或不確定度。上述方法的不足之處在于第一定標體的選擇具有任意性，因為從定義上，第一定標體的誤差始終認為是0，而第二定標體的誤差是前兩次定標測量的綜合。但是實際測試過程中并不如此，除非第一定標體無任何干擾，但這實際并不存在。

因此，亟需提出一種新的定標方法解決上述問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種RCS測量中提高定標精度的方法與系統，利用多個定標體相互定標，得到雷達頻率響應函數的最小均方誤差估計。同時本發明還給出每個定標體的定標誤差。本發明尤其對特定頻率下如低頻波段、低信噪比條件下RCS定標測試有比較好的魯棒性。

本發明一方面提供一種RCS測量中提高定標精度的方法，包括步驟：

S1.針對多個雷達散射截面RCS理論值已知的定標體，分別測量不同頻率下的RCS實測值；

S2.根據所有定標體的RCS理論值與RCS實測值計算均方誤差最小的雷達頻率響應函數估計值。

優選地，在步驟S2之后，所述方法還包括步驟：

S3.根據所述雷達頻率響應函數估計值、定標體RCS理論值、定標體RCS實測值獲取RCS測量誤差。

優選地，RCS測量誤差包括RCS偏差及RCS定標誤差。

優選地，步驟S2具體為：利用公式1計算均方誤差最小的雷達頻率響應函數估計值：

其中，為所述雷達頻率響應函數估計值，p為定標體序號，P為定標體總數，q為頻率序號，t_pq為RCS理論值，m_pq為RCS實測值。

優選地，所述方法還包括：通過公式2計算RCS偏差：

其中，ε_pq為RCS偏差。

優選地，所述方法還包括：通過公式3計算RCS定標誤差：

其中，ΔdB_pq為RCS定標誤差。

優選地，定標體為三個以上。

優選地，定標體為三個，分別為：第一定標圓柱、第二定標圓柱、定標平板；其中，第一定標圓柱底面半徑與第二定標圓柱不同。

本發明另一方面提供一種RCS測量中提高定標精度的系統，包括：

理論值計算單元，用于計算多個定標體的雷達散射截面RCS理論值；

測量單元，用于分別測量所述多個定標體的RCS實測值；

頻響計算單元，用于根據所有定標體的RCS理論值與RCS實測值計算均方誤差最小的雷達頻率響應函數估計值。

優選地，所述系統還包括：

誤差計算單元，用于根據所述雷達頻率響應函數估計值、定標體RCS理論值、定標體RCS實測值計算RCS偏差及RCS定標誤差。

由以上技術方案可知，本發明提供的RCS測量中提高定標精度的方法與系統能夠準確預估雷達頻率響應函數，同時可得到不同定標體的定標誤差。本發明與實際測試環境吻合，大大提高了RCS測量中的定標精度。

附圖說明

圖1是本發明的RCS測量中提高定標精度的方法示意圖。

圖2是本發明的RCS測量中提高定標精度的系統組成示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優選實施例，對本發明進一步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節僅僅是為了使讀者對本發明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節也可以實現本發明的這些方面。

本發明的發明人考慮到，RCS精確測量過程中，為了估計RCS測量不確定度，常采用“雙定標”技術。這種方法的不足就是第一定標體的選擇具有任意性，因為從定義上，第一定標體的誤差始終為0，而第二定標體的誤差是前兩次定標測量的綜合。實際測試過程中并不是這樣，除非第一定標體無任何干擾(實際并不存在)。

因此，與其選擇一個定標體去估計雷達頻率響應函數，更合理的做法是利用實際測量中所有定標體的定標數據計算雷達頻率響應函數。本發明的發明人提出一種改進的預估雷達頻率響應函數，可最小化定標體測量值與理論值間的均方根誤差(Mean Square Error，MSE)。同時，該方法對每一定標體的定標誤差給出非零估計，與雙定標方法相比，本專利方法將有效降低第二定標體的定標誤差。

圖1示出了本發明的RCS測量中提高定標精度的方法，參見圖1，本方法具體按照如下步驟執行：

步驟S1，針對多個RCS理論值已知的定標體，分別測量定標體在不同頻率下的RCS實測值。

具體應用中，本發明可以利用2個以上的定標體進行測量。較佳地，采用第一定標圓柱、第二定標圓柱、定標平板這三個定標體，其中的第一定標圓柱底面半徑與第二定標圓柱不同。

步驟S2，根據所有定標體的RCS理論值與RCS實測值計算均方誤差最小的雷達頻率響應函數估計值。

具體地，通過以下方法進行上述雷達頻率響應函數估計值的計算：

首先，用t_pq表示RCS理論值，m_pq表示RCS實測值，RCS理論值與實測值均為復數值。p為定標體序號，P為定標體總數，q為頻率序號，Q為不同頻率的總數。忽略測量過程中各種誤差，RCS實測值與理論值存在如下關系：

m_pq≈C_qt_pq

其中的C_q為雷達頻率響應函數。

之后，建立如下代價函數以最小化雷達定標方程的總體均方誤差：

對其求導，可以得到雷達定標方程的最小均方誤差估計：

其中的為所述雷達頻率響應函數估計值。

上式變形之后可以得到：

這樣，就獲得了均方誤差最小的雷達頻率響應函數估計值，與現有的雙定標技術相比，上述雷達頻率響應函數估計值不是通過一個定標體的定標收據獲取，而是考慮了多個定標體的所有數據，因此準確度較高。

在本發明優選實施例中，還可通過步驟S3獲得每一定標體的定標誤差。

步驟S3，根據上述雷達頻率響應函數估計值、定標體RCS理論值、定標體RCS實測值獲取RCS測量誤差。一般地，上述RCS測量誤差包括RCS偏差及RCS定標誤差。

RCS偏差及RCS定標誤差通過以下方法給出：

首先，利用得到的雷達頻率響應函數估計值及定標體RCS實測值通過下式計算相應的理論值用于與此前已知的理論值進行比較：

接著，給出RCS偏差ε_pq的定義為：

RCS定標誤差ΔdB_pq的定義為：

通過以上方法，本發明得到了針對任一定標體在不同頻率下的RCS偏差及RCS定標誤差。從公式2、3中可以看到，RCS偏差對相位誤差較為敏感，而RCS定標誤差對相位誤差不敏感。

下面將本發明與現有的雙定標方法進行比較。

在雙定標方法中，雷達頻率響應函數的估計值為：

其中，為雙定標方法中的雷達頻率響應函數估計值，m_1q為第一定標體RCS實測值，t_1q為第一定標體RCS理論值。

類似地，其RCS偏差及RCS定標誤差ΔdB_pq通過下式給出：

不難發現，第一定標體的RCS偏差及RCS定標誤差均為零，而第二定標體的RCS定標誤差為：

可見，無論兩個定標體中的哪一個被選為第一定標體，定標誤差都不會改變。但是實際測量時并非如此，特別是當加性誤差占主導因素時，較高的定標體RCS會得到比較低的定標誤差。

通過將公式1表達的MMSE(最小化均方誤差)雷達頻率響應函數估計與公式4表示的雙定標雷達頻率響應函數估計進行比較，顯然，選擇多個定標體來估計雷達頻率響應函數能夠提高定標精度。另外，還可以得到任意定標體的偏差與定標誤差。

圖2示出了本發明的RCS測量中提高定標精度的系統組成，參見圖2，上述系統包括：理論值計算單元11、測量單元12、頻響計算單元13。

具體而言，理論值計算單元11用于計算多個定標體的雷達散射截面RCS理論值。測量單元12用于分別測量所述多個定標體的RCS實測值。頻響計算單元13用于根據所有定標體的RCS理論值與RCS實測值計算均方誤差最小的雷達頻率響應函數估計值。

在本發明優選實施例中，上述系統還包括誤差計算單元14，用于根據上述雷達頻率響應函數估計值、定標體RCS理論值、定標體RCS實測值計算RCS偏差及RCS定標誤差。

通過數值仿真實驗可證明本發明提供的RCS測量中提高定標精度的方法及系統較常規的雙定標方法能夠更精確的估計雷達頻率響應函數，特別在高噪聲背景下，本發明能夠降低目標定標誤差約0.5dB。

本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，如：ROM/RAM、磁碟、光盤等。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。