專利名稱：以電磁方式來表征目標的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及低頻場中的一目標的電磁表征領域。它尤其適于監(jiān)測或維護領域。
背景技術：
一目標通常以其雷達截面積(RCS)來表征。一雷達目標的RCS由向目標發(fā)射的波的功率平衡和雷達所接收的波的功率來定義。在遠場中，且通過使所述波接近于平面波，雷達方程式被寫作 w杏& ⑴其中Pe和已分別是雷達發(fā)射和接收的波功率，Ge和&為發(fā)射和接收時的天線增益，d為雷達與目標之間的距離，λ為雷達所使用的波長。系數ο是同質表面且僅視所考量目標而定，即所述目標的RCS。在表達式(1)中，假定用于照射目標的雷達與用來接收衍射波的雷達是同一個， 在下文中它被稱作一單站RCS。一般而言，單站RCS視入射波的方向、雷達頻率f和各自的極化\和\而定，利用極化\來發(fā)射入射波，且利用\來分析接收波。雷達截面積用 RCS(f，外θ，Jie, Jir)來表示，其中(<ρ, Θ)是與目標有關的一參考系中的雷達的方位角和滾轉角。極化\和Hr可以是水平的或垂直的，即^ = H或V; ^ = H或V。在一消聲室，即壁上覆蓋有吸音材料以防止寄生回波的空間中測量一 RCS。使用一產生回波程度低的定位器來定位所述目標，通常將其定位在由聚苯乙烯制成、能夠以其歐拉軸定向的一垂直圓柱體上。所述測量使用單天線，或使用有輕微角度偏移量的兩根獨立天線來完成。視情況而定，針對一或多個方位角，可獲得單站RCS或準單站RCS值。為了產生盡可能平的波，必須選擇傳輸天線。用一目標的RCS來表征目標有某些缺點。首先，用于大型目標的消聲室造價昂貴。這個問題在低頻時，即在波長與目標大小接近的情況下更嚴重，即按傳統，接近一米到數十米，此時吸音材料的效率較低。所做的測量通常受到各種來源的噪音(寄生回波、設備噪音等)的影響。并且，在低頻系統中，照射天線必須足夠大以使其能夠產生近乎平面的波。最后，通常根據赤道平面中的數個方位角，一般僅有數個RCS值被測量出來，使得僅有對目標的一相當概括的方向表征。因此，RCS測量意味著要使用大量的材料資源，且特別是在低頻中，無法圓滿地表征一目標的電磁衍射。此外，在監(jiān)測或維護領域中，通常驗證一目標之特征與一預定的模板的一致性或評估這些特征隨著時間推移的演變就足夠了。下文將證明，對于所述要達到的目的，大可不必那么復雜地借助用RCS來表征。本發(fā)明的目的在于提出一種易于實施的，包括在低頻場中也易于實施的，以電磁方式來表征一目標的方法，且它使根據一模板或參考值來驗證目標在相關方向上具有電磁衍射特征成為可能。
發(fā)明內容
在第一實施例中，本發(fā)明被定義為一種在一特定頻率下以電磁方式來表征一目標的方法，根據所述方法，所述目標被置于一腔室中，腔室的至少某些壁在所述頻率下具有低吸收度，其中一個腔室壁裝有一天線陣列，每一天線能夠根據第一極化和與第一極化正交的第二極化來發(fā)射一電磁波并接收數個電磁波，所述方法包含以下步驟-當腔室中不存在所述目標時，測量由腔室和天線陣列組成的第一系統的參數S， 第一系統的參數S針對每一發(fā)射天線、每一發(fā)射極化和每一接收天線、每一接收極化進行測量；-當腔室中存在所述目標時，測量由腔室、目標和天線陣列組成的第二系統的參數 S，第二系統的參數S針對每一發(fā)射天線、每一發(fā)射極化和每一接收天線、每一接收極化進行測量；-第二系統的參數S減去第一系統的對應參數S以獲得具有2NX2N維度的一校正參數S矩陣；-從而得到的矩陣的特征值被計算出來，且提供所述特征值列表的至少一子表作為所述目標的電磁特征。有利地，使用下式來獲得所述矩陣的特征值
權利要求
1.一種在一特定頻率下以電磁方式來表征一目標的方法，特征在于，所述目標被置于一腔室中，所述腔室的至少一些壁在所述頻率下具有低吸收度，其中一個所述腔室壁裝有一天線陣列，每一天線能夠根據第一極化和與所述第一極化正交的第二極化來發(fā)射一電磁波并接收數個電磁波，所述方法的特征還在于-當腔室中不存在所述目標時，測量由所述腔室和天線陣列組成的第一系統的參數S， 所述第一系統的參數S針對每一發(fā)射天線、每一發(fā)射極化和每一接收天線、每一接收極化進行測量；-當腔室中存在所述目標時，測量由所述腔室、目標和天線陣列組成的第二系統的參數 S，所述第二系統的參數S針對每一發(fā)射天線、每一發(fā)射極化和每一接收天線、每一接收極化進行測量；-所述第二系統的參數S減去所述第一系統的對應參數S以獲得具有2NX 2N維度的一校正參數S矩陣；-從而得到的矩陣的特征值被計算出來，且提供所述特征值列表的至少一子表作為所述目標的電磁特征。
2.根據權利要求1所述的電磁表征法，特征在于所述矩陣的特征值使用下式來獲得A^=VpwASVpj ρ = \”..,2N其中Δ S是所述矩陣，Vp是其特征向量且N是所述陣列中天線的數目。
3.—種在一特定頻率下以電磁方式來表征一目標的方法，特征在于，所述目標被置于一腔室中，所述腔室的至少一些壁在所述頻率下具有一低吸收度，其中一個所述腔室壁裝有一天線陣列，每一天線能夠根據第一極化和與所述第一極化正交的第二極化來發(fā)射一電磁波且接收數個電磁波，所述方法的特征還在于-當腔室中不存在所述目標時，測量第一組復數值(μ°Ρ,Ρ =，每一復數值被測定為一接收波與一發(fā)射波的振幅之比，所述發(fā)射波通過使用第一復加權系數對不同天線所發(fā)射之信號加權來獲得，且所述接收波通過使用第二復加權系數對相同天線所接收之信號加權來獲得；-當腔室中存在所述目標時，測量第二組復數值(μ P，p = 1，. . .，2N)，每一復數值被測定為一接收波與一發(fā)射波的振幅之比，所述發(fā)射波通過使用所述第一復加權系數對不同天線所發(fā)射之信號加權來獲得，且所述接收波通過使用所述第二復加權系數對相同天線所接收之信號加權來獲得；-第二組的復數值減去第一組的對應復數值以獲得一校正復數值列表，且提供所述校正復數值列表的至少一子表作為所述目標的電磁特征。
4.根據權利要求3所述的電磁表征法，特征在于，對于第一或第二組的每一復數值，第一加權系數是一校正參數S矩陣的一特征向量的元素，且第二加權系數通過求第一加權系數的復共軛而獲得，校正參數S矩陣是通過求第一系統的參數S矩陣與第二系統的參數S 矩陣的差獲得的，所述第一系統由所述腔室和所述天線陣列組成，所述第二系統由所述腔室、目標和所述天線陣列組成，所述第一和第二系統的參數S針對每一發(fā)射天線以及每一發(fā)射極化和每一接收天線以及每一接收極化進行測量。
5.根據權利要求2或4所述的電磁表征法，特征在于所述特征向量提前地由校正參數S矩陣來測定，所述矩陣使用一模擬而獲得。
6.根據權利要求2或4所述的電磁表征法，特征在于所述特征向量能夠提前地由校正參數S矩陣來測定，所述矩陣通過使用所述目標的一模型而獲得。
7.根據前面的權利要求中任一項所述的電磁表征法，特征在于所述腔室是平行六面體且一端開放，所述天線陣列排列在平行六面體與所述開放端相對的表面上。
8.根據前面的權利要求中任一項所述的電磁表征法，特征在于所述腔室壁是金屬制的。
9.根據前面的權利要求中任一項所述的電磁表征法，特征在于所述天線陣列是二維的。
10.根據前面的權利要求中任一項所述的電磁表征法，特征在于其重復用于屬于一預定頻帶的多個頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以電磁方式來表征被置于一腔室中的一目標的方法，所述腔室的至少一些壁具有低吸收度，其中一個腔室壁裝有一天線陣列。在第一步驟(210)中，測量由所述腔室和所述天線陣列組成的第一系統的參數S，且在第二步驟(220)中，測量由所述腔室、所述目標和所述天線陣列組成的第二系統的相同參數S。所述第二系統的參數S減去所述第一系統的參數S(230)以獲得一校正參數矩陣，所述矩陣接著被對角化(240)。所述矩陣的特征值(250)形成一電磁特征，也就是所述目標的特征。
文檔編號G01S7/41GK102460208SQ201080028423
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權日2009年4月24日
發(fā)明者奧利佛·瓦庫, 奧羅·考格諾, 西爾凡·莫旺 申請人:原子能與替代能源委員會