一種雷達(dá)目標(biāo)極化散射矩陣測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雷達(dá)目標(biāo)極化散射矩陣測(cè)量裝置，首先采集天線掃描過程中的目標(biāo)回波序列數(shù)據(jù)，通過加窗處理，得到一定方位區(qū)間的回波數(shù)據(jù)，然后對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換，得到該信號(hào)的空域頻譜，通過譜估計(jì)得到頻譜的頻點(diǎn)和峰值；最后專用矩陣運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算頻譜系數(shù)矩陣，并進(jìn)行逆矩陣運(yùn)算和乘法運(yùn)算，最后矩陣運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器輸出的結(jié)果就是測(cè)量的目標(biāo)極化散射矩陣。本裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，計(jì)算速度很快，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】一種雷達(dá)目標(biāo)極化散射矩陣測(cè)量裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新的雷達(dá)目標(biāo)極化特性測(cè)量裝置，尤其是利用天線掃描過程中的極化方向圖變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)極化散射矩陣測(cè)量的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)極化信息處理的基礎(chǔ)是極化測(cè)量，無論是雷達(dá)成像，極化濾波、極化增強(qiáng)，極化抗干擾，還是雷達(dá)目標(biāo)極化特征提取與目標(biāo)識(shí)別，其前提是必須能夠獲得足夠精度的極化信號(hào)測(cè)量信息。極化散射矩陣是目標(biāo)特性的重要信息，準(zhǔn)確獲得目標(biāo)的極化特性信息，并有效加以利用，長期以來一直是雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別，地理遙感等多個(gè)領(lǐng)域備受關(guān)注的前沿問題。 [0003]傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，雷達(dá)只有在兩個(gè)相鄰脈沖重復(fù)周期內(nèi)分別利用兩個(gè)正交極化天線和極化處理通道“輪流發(fā)射，同時(shí)接收”才能測(cè)得目標(biāo)極化散射矩陣，或者利用兩個(gè)正交極化天線和極化通道同時(shí)發(fā)射不同頻率的編碼信號(hào)，在接收時(shí)兩個(gè)正交極化天線和極化通道同時(shí)接收，然后利用復(fù)雜的信號(hào)處理將兩路極化信號(hào)分開，才能測(cè)得目標(biāo)極化散射矩陣。隨著器件工藝制造水平的發(fā)展，全極化雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)各種正交極化的快速轉(zhuǎn)換，但是這樣做帶來的問題就是系統(tǒng)復(fù)雜度高，實(shí)現(xiàn)成本和代價(jià)也相當(dāng)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有極化散射矩陣測(cè)量裝置復(fù)雜，購買代價(jià)高昂的缺點(diǎn)，提供一種新的雷達(dá)目標(biāo)極化散射矩陣測(cè)量裝置。這種裝置能夠利用天線固有的空域極化特性，通過分析雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)的空域頻譜特性，利用空域譜估計(jì)和矩陣運(yùn)算能夠測(cè)量目標(biāo)極化散射矩陣的四個(gè)元素。測(cè)量裝置的各個(gè)組成部分采用的是商用成品器件，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，計(jì)算速度很快，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明一種雷達(dá)目標(biāo)極化散射矩陣測(cè)量裝置，雷達(dá)接收信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)加窗處理器、I號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器、譜估計(jì)運(yùn)算處理器至矩陣運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器；雷達(dá)天線空域極化特性數(shù)據(jù)庫和2號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器聯(lián)接在一起，2號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器的輸出結(jié)果送入矩陣運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器，經(jīng)矩陣運(yùn)算后得到目標(biāo)極化散射矩陣；
[0006]所述數(shù)據(jù)采集卡采集雷達(dá)天線對(duì)空域360度掃描的目標(biāo)回波信號(hào)；
[0007]所述數(shù)據(jù)加窗處理器對(duì)采集后的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行加窗截取，窗口寬度大于等于天線波束寬度的2倍；
[0008]所述I號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)加窗截取的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到目標(biāo)回波的空域頻譜；
[0009]VXfe) = r/2vr(0)e-^d0


/ 2
[0010]式中人代表空域頻率，Λ θ3=ω3 / fr是雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的采樣間隔，fr是雷達(dá)發(fā)射脈沖的重復(fù)頻率，是雷達(dá)天線的掃描轉(zhuǎn)速，Qtl為觀測(cè)窗口寬度，VJ Θ)為雷達(dá)接收到的回波信號(hào)，Θ為天線掃描角度；
[0011]所述譜估計(jì)運(yùn)算處理器對(duì)目標(biāo)回波的空域頻譜進(jìn)行譜估計(jì)，得到頻譜峰值所在的三個(gè)頻率點(diǎn)入= Λ,，.4,Λ ;將這三個(gè)典型頻點(diǎn)上的傅立葉變換記為列矢量Vr^WXfe) VXfei) F,(/e3) f;
[0012]所述2號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器從雷達(dá)天線空域極化特性數(shù)據(jù)庫中讀取天線數(shù)據(jù)，計(jì)算天線空域極化特性的頻譜系數(shù)矩陣K ；
【權(quán)利要求】
1.一種雷達(dá)目標(biāo)極化散射矩陣測(cè)量裝置，雷達(dá)接收信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)加窗處理器、I號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器、譜估計(jì)運(yùn)算處理器至矩陣運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器；雷達(dá)天線空域極化特性數(shù)據(jù)庫和2號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器聯(lián)接在一起，2號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器的輸出結(jié)果送入矩陣運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器，經(jīng)矩陣運(yùn)算后得到目標(biāo)極化散射矩陣； 所述數(shù)據(jù)采集卡采集雷達(dá)天線對(duì)空域360度掃描的目標(biāo)回波信號(hào)； 所述數(shù)據(jù)加窗處理器對(duì)采集后的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行加窗截取，窗口寬度大于等于天線波束寬度的2倍； 所述I號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)加窗截取的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到目標(biāo)回波的空域頻譜； 似)0)e_w狀 式中入代表空域頻率，Λ 0s=cos/f；是雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的采樣間隔，f；是雷達(dá)發(fā)射脈沖的重復(fù)頻率，是雷達(dá)天線的掃描轉(zhuǎn)速，Qtl為觀測(cè)窗口寬度，^(θ)為雷達(dá)接收到的回波信號(hào)，Θ為天線掃描角度； 所述譜估計(jì)運(yùn)算處理器對(duì)目標(biāo)回波的空域頻譜進(jìn)行譜估計(jì)，得到頻譜峰值所在的三個(gè)頻率點(diǎn)力；將這三個(gè)典型頻點(diǎn)上的傅立葉變換記為列矢量K =IK(A) vW vWf 所述2號(hào)傅里葉變換數(shù)字信號(hào)處理器從雷達(dá)天線空域極化特性數(shù)據(jù)庫中讀取天線數(shù)據(jù)，計(jì)算天線空域極化特性的頻譜系數(shù)矩陣K ；
kn(fe、) ^22 (/,)? \Κ{/Θι) K= ku(fd2) hn{fdi) k22(f^) = K(Je)
>(Λ) KAfe) ^22(A)J 其中，外廠河々％=Λι，/“是在[-警’警]空域范圍內(nèi)三個(gè)典型頻點(diǎn)上的天線主極化方向圖的頻譜 ο/' Fp(0)Fv(0).P2抑de是在 空域范圍內(nèi)三個(gè)典型頻點(diǎn)上的主極化方向圖與交叉極化方向圖耦合部分的頻譜； k22ife)= 洲是在[_令存]空域范圍內(nèi)三個(gè)典型頻點(diǎn)上的天線交叉極化方向圖的頻譜；FP(0)和# )分別是天線的主極化方向圖和交叉極化方向圖，θ為天線掃描角度； 所述矩陣運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算目標(biāo)極化散射矩陣； 空域頻譜的矢量形式為 κ=[κ(/θι) K(A) ^a3)]7' 將目標(biāo)散射矩陣記為列向量的形式S1=IiS11 2S12 S22Jt 由于頻譜系數(shù)矩陣K是可逆的，即可反推出方程組的解，S1 = κχ得到列矢量，從而得到目標(biāo)散射矩陣
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK103645468SQ201310561445
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】戴幻堯, 張曉芬, 孔德培, 李金梁, 焦斌, 喬會(huì)東, 崔建嶺 申請(qǐng)人:中國人民解放軍63892部隊(duì)