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。     

基于水平集方法的动态目标跟踪路径最优仿真

两移动平面运动体因有各自的智能控制器,因此当它们在跟踪控制时,双方必然及时根据对方的策略改变各自的控制策略(方向和速度大小),来达到一种真正的双边最优(主动跟踪者最短时间的追上被跟踪者,而被跟踪者最大化时间避免被追上).首先将平面上任意运动体简化成带速度和加速度的质点,然后利用追逃微分对策理论建立起此跟踪路径最优问题的哈密顿-雅可比-贝儿曼偏微分数学模型.对这种双边极值的难点问题,提出一种水平集数值求解方法.并利用水平集的偏微分方程与哈密顿-雅可比-贝儿曼偏微分方程结构相似性得到水平集的速度函数.对一平面上两无人驾驶飞机的动态跟踪双方进行仿真,仿真编程简单,解决了双边极值的求解.     

基于MIMO-ISAR的弹道目标结构参数估计方法

传统的单站逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像为实现方位向的高分辨,往往会增大成像时间,但对于高速运动的弹道目标而言,此方法并不适用。针对这一问题,提出利用多输入多输出逆合成孔径雷达(multiple input multiple output ISAR, MIMO-ISAR)在空间上的多分布来达到时间上积累的效果。在得到多通道回波信号后,利用时频图和时间距离像对弹道目标锥顶散射点进行匹配。然后根据锥顶散射点信息对多幅ISAR像进行配准融合,得到一幅高分辨的融合ISAR像。最后利用不同雷达视线下的目标投影长度和目标几何参数之间存在的映射关系,反演出弹道目标的几何结构参数。通过仿真结果可以验证算法的有效性。     

跟踪弹道目标的几种次最优滤波器

研究了通过雷达观测跟踪重返大气层阶段的弹道目标问题。考虑了一种状态方程和量测方程都具有高度非线性的数学模型并推导出估计误差的理论Cramer-Rao低界。我们设计了三种次最优滤波器并将其滤波性能和Cramer-Rao低界进行了比较。除了在非线性滤波中经常采用的EKF和UKF之外，提出了一种结合传统卡尔曼滤波和简化点Unscented变换的滤波器，仿真结果表明，新滤波器在精度和计算复杂性上均有良好表现。     

基于微多普勒的弹道多目标分离方法

弹道多目标分离对弹道导弹早期预警和识别具有重大意义。目前弹道目标微动提取与识别的研究都是基于“单目标多散射点”和“多目标单散射点”的假设,而对实际中弹道“多目标多散射点”的情况缺乏考虑。针对这一问题,首先分析了进动锥体弹头和摆动锥体诱饵的微多普勒形式,得到了同一目标不同散射点的微多普勒具有相同的周期性。对于多目标分离问题,首先利用Radon变换估计平动参数实现了多目标平动补偿;之后通过分析多目标时频图循环平稳性,发现弹道多目标分离本质上是多个二维一阶循环平稳(first order cyclostationary,FOCS)分量的分离问题;其次,提出了一种基于二维FOCS处理的多目标分离方法;最后,通过仿真验证了该方法的有效性和在强噪声下的稳定性。     

目标点动态变化的最优路径算法

研究目标点动态变化的最优路径算法,提出了一种改进的启发式最优路径算法,并采用实际路网数据进行了数据仿真实验,结果表明:提出的方法能较好的解决最优路径算法的实时性和精确性之间的平衡,具有较大的应用价值.     

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。     

基于对比度最优准则的运动目标参数估计方法

在已检测出运动目标的基础上,提出了一种基于图像对比度最优准则的运动目标参数估计方法.该方法针对存在方位向速度的运动目标,以图像对比度作为评价标准,对运动目标的速度分量进行二维寻优,当图像对比度函数达到最大值时,得到运动目标的速度分量的精确估计值.经过仿真及实测数据验证,该方法能很好的估计出运动目标的运动参数,并且该方法的测速精度明显优于传统动目标测速方法.     

基于目标高斯分布的定位系统节点最优部署方法

针对三维空间定位系统中目标位置服从高斯先验分布假设条件下节点最优部署问题,分析了纯方位目标定位算法中估计误差的费希尔信息矩阵,推导出基于目标先验分布的克拉美罗界(Cramer-Rao bound,CRB).为了解决目标位置在任意高斯分布时,协方差矩阵为非对角阵的问题,提出了基于三维坐标旋转的最大后验概率估计方法,将协方...     

基于EKF及弹道方程的弹道目标跟踪滤波器设计

针对地面跟踪雷达多目标、低数据率、高跟踪精度要求,提出了基于弹道运动方程的扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)算法。建立了导弹被动段精确的质心运动方程,改进了EKF算法,经过与传统的基于常加速模型的EKF算法和基于弹道运动方程的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法比较,验证了基于弹道运动方程的EKF具有低数据率下滤波精度高、计算量小等优点,解决了地面跟踪雷达实际中遇到的问题。     

基于最优投影平面的雷达目标一维距离像识别

基于将多类目标的识别转化为两类目标的识别这一思想,提出一种雷达目标一维距离像识别方法。首先将多类目标组分为多个子组,每一子组包含两类目标;对每一子组中的目标,由其训练一维距离像建立最优投影平面;对输入目标,利用最小距离准则进行分类,以确定输入目标在每一子组中的类别。然后,应用投票机制最终决定输入目标所属类别。仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

基于图像配准的弹道目标ISAR图像横向定标

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)图像横向定标是估计目标外形尺寸的关键。针对弹道目标,从理论上证明了任意两幅ISAR图像仅当横向正确定标的情况下才能完全配准。基于这一原理,提出了一种新的基于控制点仿射变换的ISAR图像横向定标方法,给出了横向比例尺的计算过程。最后采用测量数据对算法进行了验证,仿真实验结果表明,该算法能够准确估计横向比例尺,定标精度较高。     

基于高分辨距离像的目标姿态角估计算法

目标的姿态角是目标运动状态的一个重要参数,在目标监控、目标跟踪、目标识别、导弹制导律设计等多个领域都有着很广泛的应用。不同于传统的利用图像传感器得到光学图像估计目标姿态角的方法,针对有翼导弹等弹体目标跟踪应用中的姿态角估计问题,利用高分辨雷达得到的距离像,给出了姿态角估计的流程,提出了基于距离像匹配及运动状态滤波辅助的估计算法,并针对一个导弹末端机动场景实现了姿态角的连续跟踪,验证了本文提出的姿态角估计算法的可行性。     

目标高速运动对一维像的影响及其校正方法

针对目标高速运动引起回波脉冲压缩结果展宽从而严重影响一维距离像质量的问题,提出了基于多分量调幅线性调频信号参数估计的校正方法。首先建立了宽带目标的多散射中心回波模型,定量分析了目标高速运动对高分辨雷达回波的影响。然后提出了多分量调幅线性调频信号参数估计快速算法,估计出目标高速运动引起的回波变化从而加以校正。仿真结果表明,提出的方法能有效校正目标高速运动对一维距离像的影响,并且对噪声具有很好的鲁棒性。     

雷达目标识别中的双距离像子空间法

研究分析了双距离像子空间的分类机理,并介绍了所采用的最近邻特征线判别规则。将双距离像子空间与最近邻特征线判别规则相结合的分类器应用于雷达目标距离像识别中。用3种不同类型飞机实测回波数据进行识别研究,结果表明了该方法的有效性。指出了最近邻特征线判别规则的不足之处,即最近邻特征线敏感于特征提取方法。     

基于方位弯折的高分辨距离像雷达目标识别

针对高分辨雷达距离像的方位敏感性问题,将应用于语音处理的动态时间弯折技术引入高分辨距离像雷达目标识别领域,提出了一种动态方位弯折技术,该技术通过将测试数据与模板特征序列进行非线性伸缩(弯折),获得测试帧与模板之间最小匹配距离对应的最佳匹配路径,实现对测试数据的目标识别。对ISAR实测飞机数据的分类实验及与模板匹配法和RBF识别方法的比较,获得了良好的识别结果,表明了该方法的可行性和有效性。     

高分辨距离像辅助的机动目标跟踪算法

宽带相控阵雷达可以获得高分辨距离像,利用此特征获取目标的姿态角成为了一种可能,基于此提出了一种新的机动目标跟踪算法,充分利用高分辨距离像特征,实时估计目标姿态角,并将姿态角信息融合到雷达的量测方程,本文结合先进的非线性滤波算法,提出了利用姿态角的交互多模型不敏卡尔曼滤波算法。通过计算机仿真表明,利用目标姿态角的机动目标跟踪算法相比传统算法目标跟踪精度(位置精度和速度精度)得到很大提高。同时姿态角误差越小,目标跟踪性能越好。     

基于距离徙动轨迹的空间目标ISAR距离对准算法

针对空间目标的运动特征,通过研究目标距离徙动轨迹与等效运动模型,构建了一个欠定的运动方程组,基于全局熵最优化准则求解出目标运动参数,提出了一种全新的距离对准算法。实验结果表明,该算法具有较高的准确性,更重要的是,距离对准过程中不会引入距离像随机偏移误差和高频相位误差,这也是应用大转角高分辨成像方法的前提条件。     

基于ET-GMPHD算法的编队目标跟踪方法

针对低检测环境下编队目标的跟踪问题,提出了一种基于扩展目标高斯混合概率假设密度(extended target Gaussian mix probability hypothesis density, ET-GMPHD)算法的编队目标跟踪方法。首先,保留修剪掉高斯项的同时将其外推,用Jensen-Shannon(JS)散度衡量下一时刻状态估计值与外推值间的相似程度,并以此反映是否有目标丢失,保证真实目标不被修剪,解决了因目标漏检导致跟踪结果不准确的问题。其次,结合循环阈值聚合法得到编队整体的状态估计,消除了估计状态集合中状态值过多造成的影响。最后,仿真实验表明,该方法能够在检测概率极低的情况下进行有效跟踪,并具有良好的跟踪性能。     

基于ET-GMPHD算法的编队目标跟踪方法

针对低检测环境下编队目标的跟踪问题,提出了一种基于扩展目标高斯混合概率假设密度(extended target Gaussian mix probability hypothesis density, ET-GMPHD)算法的编队目标跟踪方法。首先,保留修剪掉高斯项的同时将其外推,用Jensen-Shannon(JS)散度衡量下一时刻状态估计值与外推值间的相似程度,并以此反映是否有目标丢失,保证真实目标不被修剪,解决了因目标漏检导致跟踪结果不准确的问题。其次,结合循环阈值聚合法得到编队整体的状态估计,消除了估计状态集合中状态值过多造成的影响。最后,仿真实验表明,该方法能够在检测概率极低的情况下进行有效跟踪,并具有良好的跟踪性能。