文 献 综 述
- 引言
雷达，是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，意思为'无线电探测和测距'，它根据雷达目标对雷达波的散射能量来判定目标的存在并确定目标的位置，自从第二次世界大战发明了雷达以后，雷达在军用和民用系统中都扮演着一个至关重要的角色。而目标的雷达散射截面（Radar Cross section,缩写RCS）是表征雷达目标对照射电磁波散射能力的一个物理量，是描述雷达目标信息最重要、最基本的一个参数。它是目标的假想面积，用一个各向均匀的等效反射器的投影面积来表示，该等效反射器与被定义的目标在接收方向单位立体角内具有相同的回波功率，一般用符号sigma;表示。由于雷达散射截面（RCS）既与目标的形状、尺寸、结构及材料有关，也与入射电磁波的频率、极化方式和入射角等有关,所以实际上目标的RCS并不是一个单值。在军事应用中，雷达目标的RCS分析具有重要的地位。
- 研究意义
现代战争首先是电子高科技的对抗，而雷达探测与隐身技术又是其主要的对抗领域之一。对于作战飞行器，现今最普遍、最有效的探测手段是雷达。对于目标而言，隐身技术通过减小或改变目标自身的物理特性（如雷达、声、光电、磁和红外辐射等特性）来降低被地方探测设备发现和被追踪命中的概率。目标的雷达隐身技术就是目标的雷达散射截面的缩减技术，即通过各种措施降低目标的雷达信号特征值——雷达散射截面（RCS）。而对于雷达探测而言，不仅需要测量目标的位置、速度、加速度以及它的运动轨迹,更需要取得更多的有关目标特性信号,推导出目标的形状、体积、质量等,达到识别目标的目的。雷达目标特性信号的内容很多,雷达散射截面(RCS)是其基本内容之一。因此，作为评判目标电磁隐身特性的一个重要指标，快速精确的目标RCS分析对于识别雷达目标具有重要的指导意义。对RCS的研究有助于控制目标的雷达特性。如：提高目标RCS的技术可用于空中的雷达信标和靶机；降低目标RCS的集数用于军用目标就会使敌法雷达和武器系统降低其战斗效能，从而提高军用目标的突防能力和生存能力。而RCS的计算既可用于现有的各种军事目标，又可用来预估和优化未来的武器系统，具有投资小，周期短，灵活多变的特性。
- 研究背景
雷达最早出现于第二次世界大战中并广泛应用于预警、反潜，成为新型高效的搜索手段，交战双方的各国都在电磁波的传播和反射研究及反制手段上进行了一些摸索，隐身技术和探测技术的竞争从那时便已开始。二战初期英国研制出一种雷达散射面积（RCS）很小且飞行速度快的双引擎轰炸机，这是隐身技术最早的应用技术之一。随着隐身技术的迅速发展，空间电子战的日益深化,传统的雷达仅能测量目标的位置、速度、加速度以及它的运动轨迹,早已不能满足人们的需求。为了进一步掌握空间目标的特点,确保能及时采取应对措施,人们不仅仅要获得目标的位置与运动参数,更希望能取得更多的有关目标特性信号,推导出目标的形状、体积、质量等,达到识别目标的目的。在防空导弹体系中,从发现、跟踪、识别、拦截直到引爆杀伤目标等过程,都要根据来袭目标的特征信号来设计探测系统、跟踪制导系统和引信战斗部系统的参数。因此，飞机、导弹、舰船等的雷达目标特性分析引起了世界各国的高度重视。雷达散射截面(RCS)作为雷达目标特性信号最基本内容之一，更是成为人们研究的重要对象。从60年代导弹的识别与反识别到80年代飞行器的隐身与反隐身技术,RCS的研究出现了2次高潮。
- 发展概况及研究现状
雷达目标RCS的计算是伴随军事目标的检测和识别技术发展起来的。早期，雷达截面积大多数必须从雷达数据中推导，只有一些特殊的情况下能被计算。近30年来，由于隐身技术和精确目标识别技术的发展，对电大尺寸复杂目标的RCS的计算提出了更高的要求。用来计算RCS的解析方法和用在天线的分析方法是一样的。一个雷达目标实质上就是天线，尽管它的性能并不佳。入射波在目标上产生感应电流，像天线一样这些感应电流辐射出场，相对于辐射场，这被称为散射场。现在的问题就是目标上的感应电流是未知的，并且通常很难确定。解析解仅仅在少数简单的情况(少数几种具有满足可分离变量边界条件的情况，也就是当散射体的几何形状与某一可分离的坐标系相吻合时，波动方程才能按照传统分析方法来求解)才是可行的。在其他情况下。用数值求解Maxwell方程和积分方程是可行的，这些数值解是严格的，因为没有强加任何假设和限制，唯一的计算误差是由积分和微分方程的数值误差所引起的。除了数值解以外的另一个选择是通过经验来确定感应电流，在这种方法下求得的RCS仅是一个近似值。 电磁散射和辐射问题能在时域或频域下求解，RCS的时域函数和频域函数可通过傅立叶变换进行转换。每种方法都有优点和缺点.早期的测量系统专用于频域，为对比测量结果和计算结果，使得计算也必须在频域下进行。在对连续照射下的目标RCS测量中，用固定频率的电磁波照射目标，并绘出在一定角度范围内目标旋转时的雷达接收到的能量的曲线，改变照射波的频率再进行测量，就可以得到其他RCS角度的曲线。现代的RCS测量设备是由电脑控制的，并能运用到多种测量模式下，在某些情况，这些设备还可以生成目标的雷达成像，通过成像来识别散射目标，并可将成像叠加到目标的轮廓上。现在，我们经常用到的是物理光学法(Physical Opt ics)、几何光学法(GeometricOptics)、矩量法(Meth od ofMoments)、有限差分法(Finite Difference M ethods)、几何绕射理论(Geometrical Theory of D iffraction)、等效电磁流法(Methods ofEquivale nt Currents)、物理绕射理论(Physical Theory of Diffraction)和增量长度绕射系数(Incremental Len th Diffraction Coemcients)。对目标近区电磁散射特性进行研究，可向引信接收天线输入端提供输入信号，根据对引信各部分电路仿真模型的计算，可以得到引信的启动特性。在远场条件下，可直接用物理光学法求解平面电磁波照射下的复杂目标的电磁散射。无线电近炸引信照射到目标上的电磁波为球面波，用基于物理光学法和面元法的计算方法可以获得目标近区电磁散射特性。
- 结论
雷达散射截面(RCS)表征目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量，目标的RCS不是一个固定值，而跟入射电磁波的频率、极化方式和入射角等有关。它是雷达隐身技术中最关键的概念。由于现代军事的飞速发展，对RCS的研究也成为雷达探测领域上的一个重要课题。雷达目标RCS特性的研究主要可分为理论分析和测量技术两方面，其中理论分析迄今没有严格的计算方法，只能在各种近似基础上寻求相对合理的解决方法。
参考文献
[1]朱国富.雷达系统设计MATLAB仿真[M].北京：电子工业出版社，2009.10
[2]刘冰.MATLAB神经网络超级学习手册[M].北京：人民邮电出版社，2014.5
[3] J. A. Stratton, Electromagnetic Tkeory, New York: McGraw-Hill, 1941, p. 466.
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