[发明专利]一种雷达目标极化散射矩阵测量装置

说明书

本发明提供了一种雷达目标极化散射矩阵测量装置，首先采集天线扫描过程中的目标回波序列数据，通过加窗处理，得到一定方位区间的回波数据，然后对该数据进行傅立叶变换，得到该信号的空域频谱，通过谱估计得到频谱的频点和峰值；最后专用矩阵运算数字信号处理器计算频谱系数矩阵，并进行逆矩阵运算和乘法运算，最后矩阵运算数字信号处理器输出的结果就是测量的目标极化散射矩阵。本装置结构设计简单，计算速度很快，成本较低，易于实现。

技术领域

本发明涉及一种新的雷达目标极化特性测量装置，尤其是利用天线扫描过程中的极化方向图变化规律，实现对雷达目标极化散射矩阵测量的装置。

背景技术

雷达极化信息处理的基础是极化测量，无论是雷达成像，极化滤波、极化增强，极化抗干扰，还是雷达目标极化特征提取与目标识别，其前提是必须能够获得足够精度的极化信号测量信息。极化散射矩阵是目标特性的重要信息，准确获得目标的极化特性信息，并有效加以利用，长期以来一直是雷达目标识别，地理遥感等多个领域备受关注的前沿问题。

传统的观念认为，雷达只有在两个相邻脉冲重复周期内分别利用两个正交极化天线和极化处理通道“轮流发射，同时接收”才能测得目标极化散射矩阵，或者利用两个正交极化天线和极化通道同时发射不同频率的编码信号，在接收时两个正交极化天线和极化通道同时接收，然后利用复杂的信号处理将两路极化信号分开，才能测得目标极化散射矩阵。随着器件工艺制造水平的发展，全极化雷达能够实现各种正交极化的快速转换，但是这样做带来的问题就是系统复杂度高，实现成本和代价也相当大。

发明内容

本发明针对现有极化散射矩阵测量装置复杂，购买代价高昂的缺点，提供一种新的雷达目标极化散射矩阵测量装置。这种装置能够利用天线固有的空域极化特性，通过分析雷达目标回波信号的空域频谱特性，利用空域谱估计和矩阵运算能够测量目标极化散射矩阵的四个元素。测量装置的各个组成部分采用的是商用成品器件，结构设计简单，计算速度很快，成本较低，易于实现。

本发明一种雷达目标极化散射矩阵测量装置，雷达接收信号经数据采集卡、数据加窗处理器、1号傅里叶变换数字信号处理器、谱估计运算处理器至矩阵运算数字信号处理器；雷达天线空域极化特性数据库和2号傅里叶变换数字信号处理器联接在一起，2号傅里叶变换数字信号处理器的输出结果送入矩阵运算数字信号处理器，经矩阵运算后得到目标极化散射矩阵；

所述数据采集卡采集雷达天线对空域360度扫描的目标回波信号；

所述数据加窗处理器对采集后的目标回波信号进行加窗截取，窗口宽度大于等于天线波束宽度的2倍；

所述1号傅里叶变换数字信号处理器对加窗截取的目标回波信号进行傅里叶变换，得到目标回波的空域频谱；

式中代表空域频率，Δθs＝ωs/fr是雷达对目标的采样间隔，fr是雷达发射脉冲的重复频率，ωs是雷达天线的扫描转速，θ0为观测窗口宽度，vr(θ)为雷达接收到的回波信号，θ为天线扫描角度；