点目标LRCS测量系统研究
吉林省长春理工大学研究生院机电工程学院 张新 吕琼莹 胡凯峰 蒋贵德
1 研究背景及意义
激光雷达散射截面（LRCS）延续了微波雷达散射截面（RCS）的定义，它是一种假想出来的面积，又可以叫做漫射平面或漫射标准件的几何投影面积。它等同于一个无损耗的朗伯表面（Lambertian surface），该表面在接收机和目标上产生的散射功率相同。这个截面从通过它的电磁波中截取能量，接收天线终端接收功率就等于入射波功率密度乘以暴露在这个功率密度中的天线有效面积，这个面积用σ表示[1]。
目标LRCS的测量是研究目标雷达特征的必要手段。对目标的实际测量不但可获取目标基本散射特征，对已有实验进行验证分析，并可获得大量目标特征数据，建立目标特性数据库。对其测量方法的研究不但可用来分析目标散射场的各种机理，更可以应用到现代及未来军事研究中，对目标的精确识别和未来武器优化都具有重要意义。
2 理论基础
目标按相对于光斑大小可分为三类：即扩展目标、点目标和线状目标。LRCS的测量受多种因素影响，如目标的几何参数、物理参数和入射雷达波参数等，同时还与目标相对于雷达的姿态有关。对于扩展目标，光斑是不能覆盖整个目标的，所以无法用其RCS来准确表征其特性；对于线状目标, 必须考虑目标相对光斑的位置[2]；对于点目标，我们可以用其LRCS来表征其目标特性。本文中讨论的即某锥形点目标的激光雷达散射截面情况。
已知LRCS的定义式为：
σ=4πlim R2■2=4πlim R2■2 （m2） （1）
对于各向同性散射点目标，距离目标R处满足：
σ=4πR2■ （2）
对于目标表面均方粗糙度大于激光波长，且反射信号均匀散射、幅度分布具有BRDF特征的暗小目标的LRCS面积σ的计算公式如下：
σ=4·A·ρ2π cos2 θ= 4πr2ρ2πcos2 θ（3）
ρ为半球反射率；r为朗伯圆面半径；θ为朗伯面的入射角度。
