李 皓 齊玉濤 苗 毅

（中國飛行試驗研究院，陜西 西安710089）

動靜態(tài)測試過程中目標(biāo)狀態(tài)的差異是影響RCS 結(jié)果一致性的重要因素。靜態(tài)測試過程中，目標(biāo)姿態(tài)及各活動舵面等相對靜止不變；動態(tài)測試時，飛機按預(yù)定航線飛行，其姿態(tài)相對于測量雷達隨時改變，各活動部件也隨著不同的飛行狀態(tài)有所變化。因此，靜態(tài)測試時的飛機狀態(tài)只是動態(tài)測試時飛機狀態(tài)中的一種特例。由于飛機很難保持一種狀態(tài)飛行，因此測試目標(biāo)姿態(tài)等狀態(tài)的不同，最終導(dǎo)致了動、靜態(tài)RCS 數(shù)據(jù)的不一致。

全面考慮目標(biāo)動態(tài)特性，是準(zhǔn)確反映目標(biāo)動態(tài)電磁散射特性的關(guān)鍵。本文主要針對運動目標(biāo)相對于測量雷達的位置實時變化特征中的目標(biāo)運動中姿態(tài)角的變化對電磁散射特性影響進行分析，最終應(yīng)用于動態(tài)建模中。

1 飛機姿態(tài)變化對RCS 影響分析

動態(tài)和靜態(tài)目標(biāo)的對比分析必須建立在姿態(tài)一致性基礎(chǔ)上，否則是不具備可比性的[1]。飛機目標(biāo)在實際飛行過程中姿態(tài)變化是一個復(fù)雜的過程，由于上升氣流或側(cè)風(fēng)會對飛行姿態(tài)有一個擾動效應(yīng)，因此傳統(tǒng)上將測量目標(biāo)航跡設(shè)定為等平面飛行是不符合實際情況的，而且為保持一定的飛行姿態(tài)，飛機一般會有一定的攻角，因此目標(biāo)運動過程中視向角變化是由于飛行動作與環(huán)境綜合作用的結(jié)果，所以簡單的航跡設(shè)定會對視向角計算產(chǎn)生誤差，也會對動態(tài)建模造成一定的計算誤差。圖1（a）為等平面飛行視向角變化，圖1（b）為相同條件下目標(biāo)實際視向角變化情況，可以看出，二者差異較大。

圖1 傳統(tǒng)建模與實際測量視向角變化對比

在實際測試的數(shù)據(jù)處理中，我們發(fā)現(xiàn)視向角度對目標(biāo)動態(tài)特性的影響還體現(xiàn)在目標(biāo)姿態(tài)動態(tài)變化趨勢上，雖然計算出的目標(biāo)視向角都位于較小相同區(qū)間內(nèi)，但對其動態(tài)測量結(jié)果進行統(tǒng)計，其結(jié)果具有明顯差異，這也證明了動態(tài)目標(biāo)電磁散射的姿態(tài)敏感性，以及對動態(tài)目標(biāo)電磁散射數(shù)據(jù)處理過程中姿態(tài)變化趨勢的影響。以某型飛機為例，截取同一飛行架次中兩段數(shù)據(jù)，在某一雷達觀測視向范圍內(nèi)，目標(biāo)方位、俯仰、橫滾角變化趨勢完全相反，其測量數(shù)據(jù)及統(tǒng)計結(jié)果如圖2 所示，data1 和data2 是選自同一飛行架次的兩段數(shù)，由結(jié)果可看出，在H、V 兩種極化及正交極化下，由于飛行動作變化趨勢差異，統(tǒng)計結(jié)果有較大差異。

圖2 某型飛機全極化RCS 測量結(jié)果對比

2 單一擾動因素對RCS 影響分析

飛機在真實環(huán)境中飛行時，會受到上升氣流、側(cè)向風(fēng)或湍流等不可預(yù)知氣流的干擾，會對飛行姿態(tài)產(chǎn)生擾動，也會影響雷達測量視向角度，由于目標(biāo)電磁散射特性的姿態(tài)敏感性，其RCS 也會發(fā)生改變[2]，因此對動態(tài)目標(biāo)電磁散射特性仿真也要考慮這些影響因素。

本文利用文獻[3]中的模型對擾動因素進行了分析，截取了某段實際飛行航線，采用上述抖動模型進行建模，并與實際飛行視向角進行對比，圖3為視向角對比結(jié)果（Δt=0.01s，T=3s，σφ=0.4°，σθ=0.1°）。

圖3 視向角變化對比

分別選取兩組不同的參數(shù)，按照抖動模型的姿態(tài)角和與實際測試的姿態(tài)角，基于物理光學(xué)方法[4]（Physical Optics，PO）進行對應(yīng)姿態(tài)角的電磁散射計算，計算結(jié)果如圖4 所示，計算頻率9.5GHz。可以看出結(jié)果有較大差異，說明傳統(tǒng)建模使用的抖動模型存在局限之處，不能完全表征姿態(tài)變化的動態(tài)特性。

圖4 抖動模型與實際測試RCS 結(jié)果對比

分析認為，首先，抖動模型參數(shù)的選取具有隨機性，擾動方差和周期在真實情況下難以確定，但對擾動計算結(jié)果卻有較大影響；其次，由于真實情況下環(huán)境擾動的隨機性（如側(cè)風(fēng)、湍流的隨機變化），因此將引起飛機抖動的各種隨機因素當(dāng)作高斯白噪聲，并認為所有噪聲的影響體現(xiàn)在視向角上是不符合實際情況的；再次，飛機姿態(tài)擾動應(yīng)當(dāng)也與飛機本身姿態(tài)有關(guān)，這在擾動模型中沒有體現(xiàn)；最后，飛機姿態(tài)的抖動還應(yīng)包含飛機活動部件隨運動姿態(tài)的活動情況，這在抖動模型中也沒有予以體現(xiàn)。

3 結(jié)論

可以看出，運動目標(biāo)位置時變引起的姿態(tài)角變化是造成動態(tài)數(shù)據(jù)起伏的主要原因，對目標(biāo)飛行過程中視向角計算是進行動態(tài)目標(biāo)電磁散射建模的關(guān)鍵，而且對于實際飛行情況來說，影響視向角的因素眾多，簡單的視向角變化模型不能夠準(zhǔn)確描述視向角在實際飛行過程中的變化過程，因此用實際測量的雷達數(shù)據(jù)和機載數(shù)據(jù)進行視向角計算，然后將計算結(jié)果應(yīng)用于仿真過程是一種可行的計算方法，可對目標(biāo)視向角變化進行準(zhǔn)確描述，為后續(xù)動態(tài)目標(biāo)電磁散射建模提供重要的數(shù)據(jù)支撐。