雷达目标散射特性测量与处理新技术PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 雷达基础 1

1.1.1 电磁波谱与雷达频段 1

1.1.2 最基本的雷达系统 2

1.1.3 雷达方程 4

1.2 目标RCS的基本概念 6

1.2.1 目标RCS的定义及其物理意义 6

1.2.2 目标RCS与雷达探测 8

1.3 目标散射函数的概念 9

1.3.1 目标散射函数的定义 9

1.3.2 雷达系统与目标和环境的相互作用模型 14

1.3.3 目标散射特性的高分辨率成像测量 16

1.4 目标电磁散射特性测量的技术需求 17

参考文献 18

第2章 RCS测试场与测量雷达 20

2.1 室外测试场 21

2.1.1 抑制外场地面反射的不利影响 21

2.1.2 远场准则 21

2.1.3 地面平面场 23

2.1.4 倒V形测试场 24

2.1.5 高架测试场 26

2.1.6 动态测试场 26

2.2 室内测试场 27

2.2.1 室内紧缩场 28

2.2.2 室内锥形暗室 31

2.2.3 球面波微波暗室 32

2.2.4 近场非消波测试场 32

2.3 地面平面测试场 33

2.3.1 地平场的基本原理 33

2.3.2 目标和天线架设 36

2.4 地平场设计和使用中的若干问题 37

2.4.1 对菲涅尔区的要求 37

2.4.2 天线方向图影响 39

2.4.3 目标区增益的调整 41

2.4.4 目标-天线架设高度与宽带测量的矛盾 44

2.4.5 测试静区的平面波特性 48

2.5 RCS测量雷达 49

2.5.1 宽带波形与径向距离分辨率 50

2.5.2 LFM测量雷达 51

2.5.3 步进频率测量雷达 55

2.6 雷达系统性能对RCS测量的影响 59

2.6.1 系统飘移 59

2.6.2 接收机I/Q通道平衡 60

2.6.3 系统线性度影响 63

参考文献 67

第3章 低散射目标支架 70

3.1 发泡材料支架 71

3.1.1 发泡材料支架的造型 71

3.1.2 充气支架 76

3.2 低散射金属支架 77

3.2.1 低散射金属支架的外形设计 79

3.2.2 低散射金属支架的散射机理 81

3.2.3 低散射金属支架的RCS预估 85

3.2.4 目标与金属支架之间的耦合影响 90

3.3 低散射端帽 93

3.3.1 低散射端帽的作用 93

3.3.2 低散射端帽外形设计 94

3.3.3 利用低散射端帽测量背景电平 97

3.4 一个用于低RCS外形设计的万能公式 97

3.4.1 低散射外形设计分析 97

3.4.2 用于低散射外形设计的万能公式 99

3.4.3 设计示例-1：低散射支架设计 102

3.4.4 设计示例-2：低散射端帽设计 106

3.5 精确预估和分析低散射端帽和支架RCS特性的方法 109

3.5.1 低散射端帽的RCS预估 109

3.5.2 低散射支架的RCS预估 114

参考文献 116

第4章 目标RCS定标技术 119

4.1 相对定标与绝对定标法 119

4.1.1 相对定标法 119

4.1.2 绝对定标法 121

4.2 地面平面场RCS测量中的异地定标 122

4.2.1 异地定标原理 122

4.2.2 地面平面场异地定标设计 123

4.2.3 异地定标误差分析 125

4.3 宽带散射相参测量定标处理数学模型 129

4.3.1 宽带散射测量定标处理基本原理 129

4.3.2 宽带散射测量定标通用数学模型 131

4.4 双重定标技术 133

4.4.1 双重定标的概念 133

4.4.2 基于最小均方误差准则的双重定标 135

4.4.3 基于最小加权均方误差准则的双重定标 136

4.4.4 不同误差准则下双重定标误差的比对和分析 138

4.5 常用RCS定标体 142

4.5.1 金属导体球 142

4.5.2 短粗金属圆柱和球面柱 146

4.5.3 双柱定标体和球面双柱定标体 149

4.5.4 金属平板 153

4.5.5 三面角反射器 155

4.5.6 二面角反射器 161

4.6 短粗圆柱和球面柱定标体的散射机理分析及RCS快速精确计算 165

4.6.1 短粗金属圆柱定标体的散射机理分析 166

4.6.2 圆柱定标体散射的复指数模型 170

4.6.3 基于CE模型的圆柱体散射计算 171

4.6.4 短粗圆柱定标体计算结果分析 171

4.6.5 球面柱定标体的散射分析与快速计算 175

4.7 双柱定标体的散射机理分析与RCS快速精确计算 176

4.7.1 双柱定标体的散射机理分析 176

4.7.2 双柱定标体的RCS快速计算和结果分析 177

4.7.3 球面双柱定标体的散射分析与计算 181

4.8 地平场条件下圆柱体定标误差分析 184

4.8.1 圆柱定标体入射角误差 184

4.8.2 圆柱定标体倾角误差 188

4.9 双站RCS测量中的定标问题 191

4.10 金属球散射Mie级数解Matlab计算代码 193

4.11 短粗金属圆柱定标体散射CE模型计算Matlab代码 198

参考文献 201

第5章 背景测量、提取与抵消技术 204

5.1 距离门选通技术 204

5.1.1 连续波（CW）雷达背景调零技术 204

5.1.2 硬件距离门选通 206

5.1.3 软件距离门选通 209

5.2 背景矢量相减技术 211

5.2.1 背景相减处理数学模型 211

5.2.2 背景测量的基本方法 212

5.3 改进的背景相减处理技术 212

5.3.1 数学模型 212

5.3.2 时变条件下背景相减与定标处理问题分析 215

5.3.3 改进的背景相减和RCS定标处理 218

5.3.4 传递函数参数估计 220

5.4 背景辅助测量技术 222

5.4.1 基本原理 223

5.4.2 平移运动的低散射载体作为背景辅助测量体 226

5.4.3 旋转偏心圆柱体作为背景辅助测量体 227

5.4.4 绕雷达视线旋转的直角二面角反射器作为背景辅助测量体 229

5.5 背景信号提取的拟合圆方法 229

5.5.1 信号模型 230

5.5.2 噪声和干扰信号滤除 230

5.5.3 拟合圆处理方法 231

5.5.4 仿真与结果分析 233

5.6 目标导出的背景测量与提取处理技术 237

5.6.1 零多普勒杂波背景提取 238

5.6.2 基于最大概率的背景提取方法 239

5.6.3 数据域处理方法 243

5.6.4 时域处理方法 244

5.6.5 目标导出的背景测量 247

5.7 地平场条件下地面耦合散射抑制技术 250

5.7.1 地面耦合散射的信号模型 250

5.7.2 不同散射回波的特性分析 251

5.7.3 消除耦合散射的方法 252

参考文献 253

第6章 高分辨率RCS诊断成像 256

6.1 目标散射成像信号模型 256

6.2 复杂目标高频散射机理 258

6.2.1 散射中心的概念 258

6.2.2 复杂目标的高频散射机理 264

6.2.3 散射中心的解析近似 267

6.3 成像点扩展函数与分辨率 271

6.3.1 成像点扩展函数 271

6.3.2 小角度旋转成像 274

6.3.3 目标旋转360°成像 277

6.3.4 超宽带大转角目标成像 279

6.3.5 三维空间分辨率 281

6.4 二维图像重建处理算法 283

6.4.1 图像重建的滤波-逆投影算法 283

6.4.2 图像旁瓣抑制技术 284

6.5 目标三维干涉诊断成像 286

6.5.1 相位干涉成像几何关系 287

6.5.2 二维图像重建 288

6.5.3 三维干涉成像原理 289

6.5.4 同一分辨单元存在多个散射中心时的影响 292

6.5.5 成像示例 295

6.6 RCS图像理解 299

6.6.1 金属球的一维和二维散射图像 300

6.6.2 不同散射机理在图像中的表现形式 306

6.6.3 如何解释SAR/ISAR图像的像素值 316

6.7 成像测量任务的试验设计 320

6.7.1 距离不模糊对频率步长的要求 320

6.7.2 方位向不模糊对角度间隔的要求 321

6.7.3 二维成像测量参数选择示例 321

6.7.4 三维成像测量 323

参考文献 323

第7章 极化测量与校准技术 326

7.1 极化散射矩阵概念 326

7.1.1 电磁波的极化表征 327

7.1.2 极化散射矩阵的定义 329

7.1.3 极化散射矩阵变换 331

7.2 极化测量与校准模型 333

7.2.1 极化校准问题的提出 333

7.2.2 极化测量信号模型 335

7.2.3 非互易系统 336

7.2.4 互易系统 338

7.3 无源极化校准技术 339

7.3.1 直角二面角反射器的极化散射矩阵 340

7.3.2 全极化校准技术 343

7.3.3 同时完成极化背景与极化校准测量的技术 349

7.3.4 非线性极化校准处理技术 352

7.4 有源极化校准技术 355

7.4.1 有源极化校准器 355

7.4.2 基于单天线有源极化校准器的极化校准技术 356

7.4.3 可旋转双天线有源极化校准器（RODAPARC） 358

7.4.4 基于RODAPARC的极化校准技术 364

7.5 双站测量极化校准 366

7.5.1 双站无源极化校准体 366

7.5.2 双站有源极化校准器 368

参考文献 371

第8章 RCS数据的处理、评估与报告 375

8.1 RCS数据的统计处理 375

8.1.1 滑窗统计处理 376

8.1.2 概率密度和累积概率分布 381

8.1.3 目标RCS起伏的统计模型 383

8.2 目标上强散射源提取与定位技术 389

8.2.1 回波信号模型 389

8.2.2 基于sinc模型的目标散射中心峰值特征提取 390

8.2.3 散射中心提取的CLEAN技术 392

8.2.4 散射中心提取的子空间谱估计法 393

8.3 RCS数据的可视化 400

8.3.1 目标观测坐标系 400

8.3.2 目标散射测量主要数据类型 401

8.3.3 点频RCS测量数据 402

8.3.4 宽带RCS测量数据 405

8.3.5 一维距离像数据 408

8.3.6 二维和三维ISAR图像数据 409

8.4 RCS测量数据的不确定度分析 412

8.4.1 RCS不确定度与误差 412

8.4.2 RCS测量不确定度的计算与报告 413

8.4.3 影响RCS测量不确定度的主要因素分析 416

8.5 RCS测试文档标准化 427

8.5.1 美国国防部RCS测试场认证计划与Z-540标准 427

8.5.2 Z-540标准及其用于RCS测试文档标准化 428

8.5.3 RCS测试场手册 429

8.5.4 自我检查和第三方确认评审 430

参考文献 430

主要符号表 434

缩略语 444