近距离联合通信和传感应用中的有效雷达截面
Steve Blandino(1)(2)、Jelena Senic(3)、Neeraj Varshney(1)(2)、Jihoon Bang(5)(6)、Jack Chuang(4)、Samuel
Berweger(3)、Jian Wang(4)、Camillo Gentile(4)和 Nada Golmie(4)
(1)马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所(NIST)助理
（2）Prometheus Computing LLC，Bethesda，MD
(3)美国国家标准与技术研究所(NIST)，科罗拉多州博尔德市
（4）国家标准与技术研究所（NIST），马里兰州盖瑟斯堡
(5)科罗拉多州博尔德国家标准与技术研究所(NIST)助理
（6）科罗拉多大学，科罗拉多州博尔德市
摘要雷达截面（RCS）传统上是在远距离条件下测量的，在远距
离条件下，目标被天线波束完全照亮。然而，在近距离场景中，例
如在联合通信和传感（JCAS）系统中遇到的场景，远距离假设由于
部分目标照明而失效。这导致固有 RCS（目标的固有散射）和有效
RCS（在有限天线波束覆盖下测量的散射）之间的差异。本文开发
了一种方法，并进行了测量，以建立它们的关系。用测试金属球和
人体目标进行测量
演示有效 RCS 和距离之间的关系，突出显示从部分照明到完全照明
的过渡。通过考虑由波束宽度定义的区域和从几何建模中检索的目
标，恢复了固有 RCS。所提出的方法能够使用固有 RCS 值预测有效
RCS，反之亦然，从而有助于近距离应用中传感系统的设计和分
析。
I. 介绍
雷达截面（RCS）是传感系统的一个基本参数，它量化了
目标散射到接收器（RX）的电磁能量，从而确定其可见度并
影响传感系统的设计[1]。传统上，RCS 是在远距离条件下
测量和建模的，其中目标距离雷达足够远[2]。在这些场景
中，天线波束完全照亮整个目标。这种假设适用于主要为飞
机和军事应用开发的常规雷达系统，其中目标通常在远距
离。然而，传感技术正日益扩展到商业应用中，例如智能家
居、汽车系统和自动化室内工厂的人体传感。下一代通信系
统进一步加速了这一趋势，下一代通信系统旨在使用共享硬
件集成传感和通信功能，包括智能手机、基站和网络，如
WLAN 或蜂窝系统[3]-[6]。在这些场景中，像人类这样的目
标通常非常靠近传感无线电，从而导致传统远距离假设不再
适用的近距离条件。此外，在 5G 和即将到来的 6G 系统中，
这个问题变得更加相关，因为它们使用具有窄波束宽度的高
度定向天线，
图 1：当目标远离天线时的部分照明与完全照明。
不像前几代使用全向天线。结果，目标可能仅被窄光束部分
地照射。因此，在系统设计期间依赖远距离 RCS 值可能会导
致不准确，例如高估目标的能见度和预测错误的感测性能，
因为远距离 RCS 值没有考虑在近距离场景中发生的部分照明
的影响。
对于近距离应用，与在完全照明条件下观察到的固有 RCS
相比，天线波束可能仅部分地照射目标，从而导致减小的
RCS，称为有效 RCS。尽管部分目标照明对近距离条件下 RCS
的影响很重要，但在目前的文献中仍未得到充分研究。为了
解决上述差距，本文开发了一种方法来建立内在 RCS 和有效
RCS 之间的关系。与合成孔径雷达（SAR）的传统表面杂波
分析[1]一样，所提出的方法依赖于照明面积作为关键因
素，基于雷达波束和照明表面之间的重叠来计算 RCS 贡献，
同时考虑波束几何形状和距离对散射功率的影响。进行实验
测量以证实所提出模型的有效性。
II. 有效 RCS 的几何模型
在近距离场景中，天线的有限波束宽度限制了目标的照明
部分。图 1 示出了
979-8-3315-2367-1/25/$31.00©2025
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1530
APS 2025
