弹道导弹目标微动特性的微多普勒分析与仿真研究

真假目标识别一直是反导系统中地基雷达(GBR)的技术难点,而基于弹道导弹目标微动特性的雷达识别是近来研究的热点.微多普勒是目标微动特性的一种表征,基于弹头和诱饵微动特性的差异,提取微多普勒特征可用于识别真假目标.首先介绍了弹头和诱饵的运动特性,然后建立了弹头和诱饵的微动模型,并进行了微多普勒理论分析和推导,最后通过仿真实验分别研究了微多普勒的多散射点和噪声污染的问题.仿真分析表明多点和噪声对微多普勒提取影响不大;同时指出以目标微多普勒的周期、频率最大值以及平面变化规律为特征可识别真假目标.     

基于多级分类的极化SAR图像斑点抑制

针对极化合成孔径雷达（polarimetric synthetic aperture radar, PolSAR）图像相干斑抑制后的目标极化特性和结构特征保持问题,给出了一种多级分类的极化SAR图像斑点抑制方法。首先利用H/α快速分解法并结合极化总功率图像进行初分类,之后采用最小距离准则和聚合的层次聚类方法进行细分类,最后根据图像结构将图像内容分为亮点线目标、暗线目标和其他目标三大类,利用线性最小均方滤波器对暗线目标和非点线目标进行滤波。采用美国AIRSAR机载系统获取的实测数据进行实验,结果表明,与Lee的基于散射模型降斑算法相比,本文算法不仅能够更有效地抑制斑点噪声,而且在保持极化特性、结构和纹理特征方面更为有效。     

基于离差最大化的导弹中段目标威胁度评估

释放诱饵是典型弹道导弹中段突防措施之一,对诱饵与真弹头的威胁度进行评估也因此成为导弹防御系统实施拦截的首要前提.考虑弹头与诱饵的位置、速度、RCS及红外辐射强度等目标特性不同,采用模糊隶属函数和G.A.Miller 9级量化理论对弹头与诱饵的威胁属性进行量化,建立了基于离差最大化的导弹中段目标威胁度多属性评估模型,给出了计算实例.计算结果表明,采用此方法能够有效确认威胁度最大的目标,满足弹道中段目标的威胁度评估需要.     

弹道导弹中段诱饵微动特性研究

微动辨识是弹道导弹中段目标识别领域的研究热点,目标的微动特性与其结构、质量分布、初始状态和受力状态密切相关,将根据给定诱饵的重量、几何特性、释放初始状态等,建立诱饵进动、自旋、章动等微运动模型,对微动模型进行深入研究和理论推导,分析得到释放后诱饵的姿态角变化特性、自旋周期、章动角、章动角速率和欧拉角等微运动特征。仿真结果表明文中建立的微动模型,可以有效的对弹道导弹中段诱饵的微动特性进行分析,对比与弹头微运动特征的差异,可以有效的为弹道中段目标识别提供依据。     

基于H/A/α分解的全极化HRRP目标识别方法

针对现有基于H/A/α分解提取全极化高分辨率距离像（high range resolution profile, HRRP）特征的方法都没有考虑度量尺度对所提取特征性能影响的问题,提取了平均度量尺度下的特征子集,给出联合动态互信息概念用于选择最优平均度量尺度,并剔除特征子集中的冗余特征;在此基础上,结合Bagging和Boosting算法,提出一种宽带全极化雷达目标识别方法;最后在多类飞机目标HRRP样本集上验证了该方法的有效性。     

底部刻槽旋转稳定弹丸的飞行初始段回波建模

为便于分析和评价从底部刻槽弹丸的雷达回波中提取姿态信息的信号处理方法,建立了目标飞行初始段的运动回波模型.首先将刻槽弹丸的运动分解为平动、章动、进动和转动,分析了各运动的特点;其次将弹丸分成弹头部、圆柱部和弹尾部,依据高频散射机理的不同,将弹丸的散射波分成弹尾底面、弹尾侧面、圆柱的镜面散射,弹带边缘、弹尾边缘、弹带与弹体接缝、弹尾与弹体接缝、弹体过渡棱边产生的绕射、行波和爬行波散射,讨论了弹丸章动和刻槽后弹体转动对雷达散射截面的调制;再次结合弹丸的运动特性和散射特性,建立了雷达的回波模型,总结了回波的特点;最后将此模型得到的波形与雷达的实测数据进行比较,证明了模型的正确性.     

空间微动目标动态全极化回波仿真技术研究

从空间微动目标的运动特性和全极化散射特性两方面出发,研究了进动目标动态全极化回波仿真技术。分析了自由段飞行过程中目标姿态角的变化规律,通过进动坐标系建立了微动参数到目标姿态角的映射关系,修正了直接将偏航、俯仰、横滚等三个欧拉角应用于进动目标姿态角计算的方法。建立了目标测量极化到雷达发射极化的变换关系,指出全极化雷达各个极化通道回波的仿真,均需要目标全极化测量数据的支撑。典型参数下的仿真结果表明,本文提出的方法能够逼真反映空间微动目标的全极化特性。     

综合多特征的高分辨率极化SAR图像分割

针对高空间分辨率全极化数据的特点,基于分形网络演化分割算法框架,本文提出了一种综合K分布统计特征、Pauli分解特征和空间形状特征的高分辨率全极化SAR图像分割方法。该方法采用对数似然函数定义K分布统计特征异质度,对Pauli分解特征加权定义极化分解特征异质度。在此基础上,综合统计、极化分解和形状特征构建对象相似性准则,建立高分辨率全极化SAR图像多特征综合分割流程。通过模拟数据和ESAR全极化数据实验并与其他分割方法比较,验证了本文分割方法的有效性。     

基于参数估计的步进频ISAR成像运动补偿方法

分析了基于步进频雷达运动目标的回波信号模型,讨论了目标运动对ISAR成像的影响,针对当目标有速度或加速度时会造成高分辨距离像移位和畸变,并使二维像散焦的情况,提出了一种基于高斯包络线性调频信号自适应分解、高分辨距离像互相关法及多普勒横向像最小熵法的运动补偿算法。该算法利用高斯包络线性调频信号自适应分解得到回波多普勒调频率和目标运动的加速度,通过距离像移动对目标运动速度进行初估计,并用高分辨距离像互相关法及多普勒横向像最小熵准则提高目标速度及加速度的估计精度,然后进行运动补偿。该算法计算量小,估计精度高,仿真结果验证了它补偿效果好,能获得清晰的ISAR像。     

弹道目标微动特征分析与提取方法

进动特征对导弹防御目标识别具有重要意义。建立了单频信号下雷达观测弹头的进动模型和回波模型,通过对进动弹头回波频谱与微多普勒调制特性的定量分析,提出了利用回波相关方法和频谱展宽估计进动参数的方法,并利用暗室测量数据对该方法的性能进行了实验验证。实验结果表明,该方法在目标进动角不大条件下可以有效估计目标的进动角和进动周期。     

弹道目标电磁特征提取技术的研究进展

随着弹道导弹突防和防御技术研究的不断深入,对目标特征提取提出了更加严格的要求。在突防设计中需要对目标和诱饵进行特征控制,以提升突防能力;在防御系统中,则需要从多传感器获取的信息中提取目标各种特征,以实现真假弹头的区分。分析和研究了弹道导弹中段目标电磁特征提取技术以及近年取得的成果,包括中段复杂目标逆合成孔径雷达成像技术、目标几何特性反演技术、目标微动特征提取技术等,最后对弹道目标特征提取技术的难点进行了分析,提出了一些解决思路。     

基于多站微多普勒融合的弹道目标特征提取

宽、窄带混合组网雷达数据融合处理是弹道中段目标特征提取的重要途径。提出了一种基于宽、窄带雷达混合组网的弹道目标融合提取算法,该算法通过窄带自相关处理,获得锥体弹头的进动周期,并结合非线性最小二乘估计,分别估计出组网雷达中各散射中心的幅相参数。然后根据宽、窄带雷达微多普勒特征的融合特性和关联特性,利用加权平均和散射中心关联相结合的方法,提取出锥体弹头的三维进动特征及结构参数,从而实现宽、窄带混合组网雷达的数据融合。计算机仿真验证了该方法的可行性与有效性。     

雷达群目标跟踪条件下的弹道预报方法

弹道导弹在突防时表现为弹头、诱饵等群目标特征。雷达对群目标进行跟踪时,如果某一目标出现丢失,为维持航迹,常利用弹道导弹运动轨迹可预测的特点进行弹道预报。预报的精度主要取决于初值精度。考虑到雷达对群内多目标探测信息具有相关性,多目标之间的相对误差一般小于单个目标的绝对误差。利用这一误差特性,在群目标间不发生机动运动情况下,提出了利用群内目标间的相对运动关系,用雷达正在跟踪的目标对其他丢失目标进行弹道预报的方法。通过误差分析,定量研究了利用群内目标的相对运动关系提高弹道预报精度的机理。仿真表明,当雷达对群目标探测信息相关性较好时,该方法大幅提高了弹道预报精度。     

Velocity measurement technique for high-speed targets based on digital fine spectral line tracking

1.INTRODUCTIONWith the increasing demands for high performanceradar,velocity measurement has become a necessaryfunction of modernradar systems.It is one of thei m-portant features to distinguish a true warhead fromdecoys in missile defense phased array radar systems.The reason for this is that the velocities of warheadsand decoys are different because of their differentmasses.Velocity measurement can also be used tocompensate for the phase distortion of wideband echosignals to prevent spe…     

末制导雷达目标与诱饵的联合参数估计和辨识

拖曳式诱饵干扰条件下目标与诱饵的参数估计和身份辨识是制导雷达实现精确打击的前提条件。不可分辨角度范围内的目标和诱饵引起导引头雷达回波的干涉混叠,导致常规测量方法失效。当目标和诱饵处于相邻的两个匹配滤波采样点之间时,这些采样点所包含的信息将有助于参数估计的获取。通过充分挖掘两个连续匹配滤波采样点所包含的特征信息获得接收回波的概率分布,结合干扰形式和特点采用改进的粒子群优化方法从最大似然估计的角度获取目标与诱饵的对应参数,实现删除二者的身份辨识。各种条件下的仿真实验验证了方法的有效性。     

基于宽带LFM雷达的弹道目标精确测速方法

由于弹道中段末期稀薄大气对轻诱饵具有明显的减速作用,精确的速度测量是该阶段真假目标识别的重要途径之一。提出了一种基于宽带线性调频(linear frequency modulation,LFM)雷达回波信号的精确测速方法,该方法对雷达中频回波信号相位差进行最小二乘参数估计,完成弹道目标速度的精确测量。针对低信噪比条件下的精确测速问题,采用恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测与形态学滤波相结合的技术对噪声进行抑制,有效地提高了算法的鲁棒性和测速精度。对典型弹道目标的动态雷达特征信号及测速算法进行了仿真和分析,验证了算法的有效性。     

双基地雷达微动空间目标全极化回波仿真方法

由于双基地雷达具有反隐身、抗干扰、抗摧毁等诸多天然优势, 双基地雷达的目标探测和识别问题逐渐成为研究热点。以双基地雷达微动空间目标为研究对象, 首先分析了电磁计算双基地散射数据和双基地雷达目标回波的对应关系, 然后指出了利用电磁计算数据获得的目标仿真回波与目标真实回波极化坐标系的差异, 并提出了相应的校正方法, 最后进行了仿真验证。结果表明, 所提方法保证了电磁仿真回波数据与实测回波数据的极化一致性, 可以为后续的双基地雷达目标特征提取、目标识别等算法研究提供数据支撑。     

基于MP稀疏分解的弹道中段目标微动ISAR成像新方法

弹道目标在中段的运动包括轨道运动和微动。与轨道运动相比,弹道目标的微动能引起目标相对雷达视线角更为快速的变化,有利于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像。针对自旋对称弹头的微动特性,提出了一种基于匹配追踪(matching pursuit, MP)稀疏分解的微动ISAR成像算法,分析了成像平面和成像所需积累转角,并通过计算机仿真与传统的距离－多普勒(range-Doppler, RD)、魏格纳－维尔(Wigner-Ville, WV)成像算法进行了比较。仿真结果表明：本文算法具有更好的成像精度和稳定性,且不受交叉项的干扰,是一种有效的微动目标成像算法。     

自旋进动目标的微多普勒特征分析

针对弹道导弹防御系统中弹头目标的自旋进动特性,建立了锥体目标的自旋进动模型,引入微多普勒效应的有关概念,推导出了由自旋进动产生的微多普勒频率的数学表达式,利用高分辨的时频变换对微多普勒特征进行分析,并用仿真实验验证了该模型的正确性.针对时频图,提取能反映目标质量特性的特征量,为识别此类目标提供了新的途径.通过仿真实验证明了在低信噪比时所提取特征的有效性.     

基于特征概率分布的低分辨雷达地面目标分类

提取稳定有效的目标特征对于低分辨雷达的目标识别分类有着重要意义。在提取目标基本特征雷达散射截面积(radar cross section,RCS)与频谱熵值的基础上,提出了一种基于特征概率分布曲线的目标分类方法。该方法首先应用快速傅里叶变换计算目标回波频谱,提取目标RCS与频谱熵值,然后滑窗分段计算基本特征的概率分布曲线,从而利用概率分布曲线提取出稳定的目标特征,最后利用支持向量机对目标实现分类。基于实测数据的分类结果表明,该特征具有较好的稳健性和分类性能,同时算法便于工程实现。