透传刘倬民装备指挥技术学院北京怀柔邮编１０１４１６
摘要：雷达散射特性表述了雷达目标散射的幅度特性，但是还难以表迭目标姿态．雷达祝趣、设化，波长和相位之类的目标特征．雷达目标极化散射矩阵，从原理上讲较好地解决７对称旋转体和简单形状目标的分类，能较完整地表征目标的散射信息，本文从各种战略和战术导弹肺御东统特点出发，结合各靶场现状，提出目标极化散射矩阵测量和研究方法，对今后用飞行试骓’买｛寸数据进行雷达目标特性的仿真模拟和分析研究有一定的启发和帮助． japanese from voice
鼍键词：目标极化散射矩阵：目标运动特性分析，中频高速数据采集；相位分析
中图分类号：Ｉ］、Ｊ９５１９文献标识码：Ａ
１引言
通行能力在最近的儿次战争中，美国以“爱国者”导弹为核心的国家导弹防御系统ＮＭＤ、战Ｉ×导弹防御系统ＴＭＤ成功拦截了伊拉克“Ｅ毛腿”中样导弹，为战略目标的保下发挥丁巫‘婴ｎ川。随符科学技术平¨经济实力的发展，我国周边许多国家已具备中、远科导弹发！ｊ＇Ｊ能力，为对付滞以的敌人．发展我国的导弹防御系统，己势在必行，能否从陆海空大再种．前瞍发现米袋导弹，并从各类假目标、干扰和复杂环境
的杂波中提取目标信息，是成功防ｉ４＝｜】晌摩础，因此雷达目标特性测量研究成为国防现代化建设的一项重要任务。
束装目标的种类有多样性，干扰也有多样性，但是，它们都具有自己特点，都反应ｄ．填ＩＵ融波散射特性．卜，通过对雷达目标极化散射矩阵的研究，寻出反映目标形状、尺寸人小、利科、Ｅ行姿态臂动态特性和『物理特祉的规律、数学模刑和元素是课题研究的露＾，ｌｍ如似才能从雷达反射信号中扑捉年Ｊ』提取有川的臼标特祉信息是课题实现的天键√ｈ
２目标特性测量的特点
ｆ｛标的雷达散射特性测龉。起始与啊二次世界人战期间，五十年代得到较人发展，－、－Ｉ】＇ＨＩ－Ｉ比，现代目标随进攻州武器发展从种类上讲已有了较人的变化，给目标特性测龄仔务提…，更新更高的要求。
（ｊ）诱饵种类增加．背景堑ｊ｝性增多，真弹头识别难度增人但是战略目标基本形：队木受．仍然造憾椎体，这帚Ｉ导弹弹头必须爵入人气珐，经受人气层摩擦．能耐高温，ｉ括‘出ｎ备较蚶的空气动力特性，保持较高的命中精度有关。但是假目标的种类增加，欺骗性：ｌＪｌ】人．使同时获取真、假日标的雷达散射特性并从假目标中正确地分离山真目标来更加斟难。
（２）目标发射平台增加，发射方式多样化，反虑时间缩短。战略目标从过去的导弹、战略轰炸机、满艇：：仇一体发射平台，逐步增加剑犬基、海基、陆基、空基机动发射，…休ｌｆｊｊ２略导弹的人情使Ｉ｛｛，人人缩短准备时间．为了能给我军战略指挥官和前线指扦官提供Ｊｌ蛳州决信．０。为战场争取。ｔ擞ｌｌ，Ｊ问，提高拦截成功率，不仅通过事后处理能拿…较＆ｒ的鲁Ｉｌｉ粜．１研｝ｌ还婴总结ｊＵ一套适麻我国特点的实时处理方法。
（３）Ｉｊ杯廿寥｝Ｉ性．订符种Ｅ机、（Ｅ航导弹）战略导弹、多弹头导弹，它¨㈣皿ＩｕＪ特点琏体积小，ｎ小反射截ｉ｝ｉｉ，有螳具有吸波材料硐Ｉ冈身隐身外形，低高度人述Ｊ＿．探；９１｜Ｊ车１Ｉ识州埘［应肌人。
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（４）｝｛杯运动轨迹变化增多．弹头阿入加速℃｛ｊ．变换Ｅｊ的地，机动Ｅ｛ｊ，使倾，＿Ｕ☆。
尽管现代目标欺骗方式增多，反卉时间缩短，Ｅ行轨迹复杂．但是基本形状朱变，ｌ｛１、识别的核一ｔＬ，是对形状的口｛剧，目标识别的核一ｔＬ，技术是目标极化散射矩阵，它包含Ｊ’反瞅ｒＩ怀彤状、尺寸、材料丰¨Ｅ行姿态等信息，只要抓住这些特点，利川先进科学技术成果，特介以仆闭内外研究成果．就一定能在最短时间里提升我国战略反导水平。
３极化散射矩阵”￣５１
（Ｉ）雷达散射截面测鼙
雷达散射截面是反映目标形体及动力学特性最基本的参量，也是使用最为Ｊ“泛的特ｉ｜｝＝｛｝｝，它通常与目标的材料、外形、尺寸及入射波频率（或波Ｋ）、入射波极化、入射角等冈采ｆｉ＂天。ＲＣＳ定义为住接收点孽何、Ｚ体角山目标散射功率密度ｊｊ投影到目标上的功：簪霄Ｊ立之比的４Ⅱ倍．记为ｏ．即孙惠芬
口：４删ｍＲ：吲‘：４圳ｍＲ２Ｊ生ｌ。㈩
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式中，Ｅｓ为散射场的电场强度分布的幅度；Ｈ；为散射场的磁场强度分苗的幅度：Ｅ．为入射场的电场强度分鼙的幅度，Ｈ．为入射场的磁场强度分苗的幅度：Ｒ为目标剑接收点的趴离．取极限实际上是考虑远场平面波的情况。
ＲＣＳ测鼙一般按雷达方稗进行，反射式雷达方程为
尺·＝墨堡：墨：！
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（４ｚ）３Ｐ，（ｓｍ）Ｌ
式中．Ｒ为雷达作刚距离；Ｐ。为雷达发射峰值功率；Ｐ，为接收机灵敏度（Ｐ，－－ｋＴＢＦ。）；Ｐ，（Ｓ／Ｎ）为伯达接收功率：Ｇ为收发大线增益；Ｌ为大气与高频传输系统损耗：ｏ为雷达目标散射截ｌｆｌ『。
散射截面积变化规律随不同日标不同运动方式、不同频率而有所区别．雷达散射特性ｌ：耍包括雷达散射截酝及其统计特性、目标的频率特性、极化和相位特性、多散射ｔ１，心·Ｊ微波成象等内容。
（２）目标极化平¨相位特性测堵”７】
雷达散射截面只表明雷达目标散射的幅度特性．但是缺乏对丁目标同波相位和极化特征的表征。通常．雷达目标在远场区的电磁散射是一个线性过程．如果选定了散射空问坐“：系以及相戍的极化基．那末雷达照射波承ｌ目标散射波的各极化分量之间存在着线性变换父系．冈此，日标的变极化效应可
以用一个复＿二维矩阵的形式米表示，称为极化散射矩阵，或简称散射矩阵，对丁给定的频率和目标姿态，散射矩阵可表征目标散射特性的全部极化信息。
散射矩阵可将散射场Ｅｒ各分鼙和入射场Ｅ７各分量联系起来
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』℃ｒ扎Ｅ：，Ｅｊ分别表示接收大线所收刮的目标散射场中的水平极化成分平¨币直极化成分ＥＪ，．Ｅｊ分圳表示住目标处犬线所辐射的水平极化平¨乖直极化电场，Ｔ表示发射＿人线
产‘十的ｌ乜场：
㈨，一表示水平极化入射场产生水平极化散射场的散射系数；
０。表示币直极化入射场产生币直极化散射场的散射系数：
。。表示水平极化入射场产生币直极化散射场的散射系数：
乱，，表示年直极化入射场产生水平极化散射场的散射系数：
中间的矩阵表示目标反射特性与极化有关的系数，称为散射矩阵。
｝’而讨论散射矩阵中符元素的意义，定义。ⅣⅣ为水平极化照射时同极化的雷达散射截面乖５１
…。祈叫槲。知㈤ｏｍ为水平极化照射时止交极化的雷达截面积
‰叫删爵“槲ｎ乱㈤ａ。，为币直极化照射时同极化的雷达截面积
ｑ产。槲牌刊蒯。：㈣ｏ。，为十亢极化Ｊ｛（｛射时ｄ：交极化的雷达截面积
…一删“槲。五㈤…此石出系数ｏＨＨ、ｏＨ，、ｏ。、ｏⅢ分别止比ｒ各种极化之间的雷达截面积，散射矩障还ｕ，以表示成如Ｆ形式
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Ｉ扣≯”“√孑≯“１Ｊ”。
鲶过前坶｜研究表明，散射矩阵与一些特殊几何形状的目标有一定的对麻关系。
如对ｒ‘个备向同性的物体，如球体。其散射强度不受极化的影响，水平极化利母ｌ＋Ｉ极化散射强度相等，即ａＨＨ＝ａ。。被照射物体的几何形状对包括视线的入射波的极化平面对
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刈卜。个分别对水、Ｆ轴币¨艰九轴埘称的物体，如乎置的椭圆体，廿删≠ａ。，Ｏｌ世小－·Ｊ
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能“Ｉｌ：盒分Ⅲ．它的救！ｊ‘ｆ矩阵“Ｔ以表示成
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对］ｊ圆极化或椭恻极化的散射矩阵，若州￡；、Ｅｊ分别表示发射场中的也旋币¨左旋饭化成分．Ｅ；、Ｅ，．ｓ分制表示散射场中☆旋手¨左旋极化成分．则
式中ａｍ，ａｌｉＬ，ａ，ｍ口＾Ｌ代表各种圆极化之间的反射系数，一个相对丁视线轴对称的日十，
Ｊ、，口””＝１２／Ｌ＝Ｏ、口”＾，口，庐ｏ，这是冈为目标的对称性，反射场的极化取向与入射场一致并有相｜ｌｉ】的旋转方向．但由丁传插方向相反，所以相对丁传播方向其旋转方向亦相反，即对应ｒ入！：ｆ＇ｆ场的－一（左）旋极化反射场．！ｌ！ｌＪ变为左（心）旋极化，冈此
ａ㈨２０ｌｆ２０，ｎＲＩ、ｎｔＲ≠０
这是一个很重要的性质，如果采川相同极化的圆极化大线作为发射和接收大线，那术刈１。。个近似为球体的目标。接收功率很小或为零。类似的，具有典型形状物体，只要信息积累多了．通过极化矩阵对目标识别的成功率就会有所提高。但是极化散射矩阵虽然较完帮地表示了目标的散射信息，从原理上成功地解决了对称旋转体和简单形状目标的分类，ｎ１由Ｉ：其本身对ｌ：作频率和ｌ目标姿态十分敏感．作为目标识别特征时不够稳定，冈此往１ｆ１中心．更加仔细对待。
４目标特性测量方法和手段阳１
以Ｆ不讨论散射矩阵具体测鼙建立，先研究数据获取基础工作，由于目标的多样性雨ｌ复杂性等特点．对丁目标特性测鲑系统，必须做到跟得上、测得着、记得卜－来、好的数据处理方法井且处理速度要很快，为此建议：
ｔ１）分Ｉ×段测域。
根据现代武器发展和我国具体情况，目标特性测鼙已不再是导弹末区特殊的任务．．·＆８ｌ｝｝防御系统需要将测蟮段前仲前伸再前伸，以争取哪怕是每一分钟的宝贵时问。以战略导弹为例．测罐按主动段、白由段、再入段分段进行。测蕾｝设备由陆基、空基、海基和人龋组成。根据将来作战任务实际需求．充分发挥我军现有主动式人功率雷达频带全、范陶Ｊ、覆盖【】标种类多而齐全的优势．结合国内外有关的导弹ｂ行试验．尽可能地收集数据。（２）目标特性测鼙主要由目标特性测越雷达、标校和记录处理等设备米完成。
随着弹头小刑化平¨弹头隐身技术的发展．以及弹头分导和假目标掩护等突防手段的出现，篮求目标特性测堵雷达具有远距离、多频段、多目标及特征信息测黛能力。为增强目杯特性测域能力常采川以Ｉ－技术途径：
１）采川人功率犬线和高功率发射机，以获得尽可能远的反射式作Ｈｉ距离．满足对符种Ｐｆ入日标连续跟踪测姑的要求。
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９
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ＥＥ●●Ⅲ从ｄⅡ肼肼口
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：）采川多频段、多极化形式，以捉取多种｝乜磁信‘ｊ特扯信息。
３）采Ｊ｛｜宽频带、高距离分辨：私测齄技术．以分辨目标的空间绐构。
（３）汞川先进的数据记求和处理设备．以提高信息提取和处理等能力。
肘呵以利川的现有测姑设备进行配套改造，对乖直线极化、水平线极化、占：（Ｉ·）雠嘲极化叶］频信号高述采样记录，目前指扦技术学院已成功研制山一种基ｒＳＣＳＩ｛｜ｉｉ黼的‘＾』生、人棹瞄数据磁鼎阵列实时址录０分析系统，该系统可将传输速率最高可达４００Ｍｂｐｓ的遥感运测高速数据流数据酉＿接记录剑磁｛｝；ｃ中，系统最人存储容昔可达１ＴＢ以上，系统的ｌＺｆ｜｜５串小丁１０一，有较强人的数据分析和处理软什，事后能对记录在磁盘上的数据进行分析利处卵。系统柜图见幽１。
磁盘阵列
固固固
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一个特立独行的人Ｈ
事后数据处理系统
｜笙｜１日速人窖量遥感遥测数姑记录与分析系统组成剧ｎ仃设备高速人容苗、独立性强的特点平｜『结构简单、价格便宜、数据处理方便、使川绷护成本低等明显优点，在新一代ｐ譬地面接收设备中得到了广泛麻＿Ｉ＿｝ｊ。将此项技术延川钊甫达散射特性信息采集记录中，对。ｒ．分析请如相何、谱线、特征信号等更精细的参数ｌｉ、Ｊｊ？ｆＪ较人的帮助。
（４）｛｛『ｌ＝究有效的数据处理方法，建立各种ｇｔ标的数据库
¨扯积累人姑实测数据荩础｝：。开醒特祉信号研究。目标特性测馘所获取的亿盥、啦址Ｉ｜标运动状态Ｆ，单个或多个频点Ｌ的州波幅度、极化、相伉及其变化率。这屿能…Ｊ嵌址Ｊｉ杯的物理参数（如形状、体积、质鼙、表面材料的Ｌｂ磁参数、表面粗糙度、ｆ１｝，Ｊ、硷态葛）Ｊｆ没有…对
戍天系，难以直接Ｈｊ，目标的辨认羊¨识别。必须从上述测龉信息－｛·提取笄种特征信号并做必要的空间映射变换，得到更高的同类聚合性利异类之间的可分离性，他ｒ削决和分类。提取的特征要具有相对稳定性、特征空间维数远小丁原始数据空问以及特∽之问１ｒ相天等要求。土要依据目标ＲＣＳ序列值提取目标ＲＣＳ起伏特征．包括伊苜特ｆＪｌ：参数（均值、分位数、极人值和极小值等）、散布特征参数（极著、方若、标准筹币』变片系数等）、分布特征参数（标准偏度系数、标准峰度系数等）、相关特征参数（线性相关系数、线性时天系数等）以及梅林（Ｍｅｌｌｉｎ）变换特征等。目标极点集或本征参数。目标的撇．ｒ．Ｌ特扯（亦称目标的复臼然谐振频率）目标极点不随雷达的极化和目标的姿态而变，冈ｆｎ】一ｔＪ仃效ＪＩｊｒ口标识别。提取：进制字出现频率特征（ＦＯＢＷ特征），二进制序列特征等。泛川撇化分集技术，挺墩敞射ｃ卜０的极化特｝Ｉｊ｛等，能进一步提高目标识别能力。
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