基于FMCW雷达的旋转目标微动参数提取方法

针对旋转目标微多普勒频率相互交叠、重合难以提取的问题, 提出了一种基于调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)雷达的微动参数提取方法。考虑到旋转目标微多普勒频率具有正弦形式的特征, 利用多普勒信号构造了矩阵并进行奇异值分解, 使得奇异值比谱在旋转频率处的比值达到最大。为了估计旋转半径和初始相位, 对多普勒信号时频分析结果进行逆Radon变换, 将正弦曲线的参数估计问题转化成了参数空间中的峰值检测问题。仿真和实验数据结果表明, 结合奇异值分解、时频分析技术和逆Radon变换的旋转目标微动参数提取方法具有在低信噪比条件下提取高精度参数值的能力, 有效解决了相互交叉的微多普勒频率参数提取问题。     

弹道中段进动目标的微多普勒研究

弹道目标的微动特性正成为目标识别领域的一个研究热点。建立了弹道目标进动的数学模型,分析了有翼弹头和无翼弹头进动特性对雷达回波调制的差异性,分别进行了有翼弹头进动仿真实验和有翼弹头在微波暗室条件下的微动实验。暗室实验结果证明了仿真结果分析的正确性,同时也证明了进动数学模型的正确性。     

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.     

闪烁现象下旋翼目标微动参数估计方法

逆Radon变换以其精度高、抗噪性能好的优点常用于微动信号的参数估计,但是当旋翼类目标微动信号存在闪烁现象时,该方法失效.针对此问题,提出一种闪烁现象下的微动参数估计方法.首先,建立基于线性调频信号的单旋翼直升机雷达回波散射点模型,分析闪烁现象下回波的微动特性.其次,通过去噪卷积神经网络(denosing convol...     

基于通用复时频分布的进动目标微多普勒提取

首先建立了进动锥体目标的雷达回波模型,推导了目标微多普勒频率与进动参数的定量关系。针对进动目标雷达回波具有的多分量非线性调频特点,提出了通用复时频分布(generalized complex time frequency distribution, GCD)的微多普勒提取方法,与线性和二次Cohen类时频分布相比,GCD具备高时频分辨力、低交叉项的优点。同时针对峰值估计微多普勒瞬时频率(instantaeous frequency, IF)方法受信号频率交叉覆盖和噪声干扰严重的问题,提出基于Viterbi算法的微多普勒IF估计方法,有效提高了微多普勒IF估计精度。实验中利用仿真和暗室测量数据验证了GCD Viterbi方法的性能。     

基于微多普勒分析的弹道导弹目标进动特性研究

进动是弹道导弹目标的一种微运动,介绍了微多普勒的相关概念,然后建立了进动的数学模型,并推导了进动的微多普勒理论公式,最后进行了仿真实验,并采用时频分析方法提取出微多普勒特征。理论计算与仿真实验的结果吻合良好,表明了该进动数学模型和理论公式推导的正确性。同时,进动的微多普勒特征可用于识别真假目标。     

连续波微动测量雷达及目标微动特性分析

目标或其部件微运动产生的微多普勒是目标识别的重要特征,对其进行高分辨测量和微动特征提取是识别的关键。设计了基于连续波体制的微动测量雷达方案,分析设计了收发分离的雷达微带天线,研制了X波段连续波微动测量雷达及其数据采集设备。利用该雷达实测数据采用时频分析工具对人行走的躯体、手、脚运动进行了微多普勒特征分析,实验验证了雷达测量数据的有效性。     

微动目标AM-FM信号调幅指数估计方法

为分析雷达目标微动特征,提出了一种高精度调幅-调频(AM-FM)信号调幅指数估计方法.将微动目标的雷达回波表示为调制频率相等的正弦调幅-正弦调频信号模型,分析了传统调幅指数估计方法处理含有正弦调频特征信号存在的不足,仿真了调频指数对调幅指数估计产生的影响.利用Teager非线性能量算子,将幅度调制信息有效地从AM-FM信号中分离出来.利用FFT技术对回波信号的包络进行谱分析,提取调幅指数.通过与传统的调幅信号调制指数估计方法进行比较,说明该方法提高了调幅指数的估计精度.     

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。     

采用ISAR像估计弹道目标微动特征的方法

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)像序列可以反映弹道目标在微动周期内的姿态变换及结构特征,本文在此基础上提出一种利用ISAR像序列估计弹道目标微动特征的方法。首先基于relax算法提取较强的散射点,并采用距离多普勒方法成像,然后利用灰度匹配算法对ISAR图像进行匹配,以提高微动周期估计精度。通过分析散射点在成像平面上的投影关系从而建立散射点空间坐标与目标微动特征之间的联系,并根据散射点在ISAR图像序列上的相对位置差值与散射点空间坐标的表达式,估计目标的微动参数。最后,仿真验证该方法的可行性与有效性,仿真结果表明该方法估计精度较高。     

弹道式再入目标跟踪方法对比分析

地基雷达对弹道式再入目标进行滤波跟踪时主要存在两个导致滤波误差增大的不确定因素,一是弹道系数未知,二是不可准确确定过程噪声协方差矩阵。为此,采用交互式多模型无敏滤波（iterative multiple model unscented filter, IMM UF）算法对弹道式再入目标进行跟踪,选取不同的弹道系数初值和过程噪声协方差矩阵构成合适的模型集合进行了仿真分析,并将其滤波结果与扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter, EKF）和无敏滤波（unscented filter, UF）的滤波结果进行了对比分析,同时还分析比较了IMM UF和自治多模型（autonomous multiple model, AMM）UF算法的跟踪滤波性能。从仿真结果可以看出,采用的IMM UF算法和相应的模型集合可以在先验信息缺少的情况实现对弹道式再入目标更高精度的跟踪。     

基于TFD-Hough变换的毫米波导引头微运动参数提取算法

分析了旋转目标的微多普勒特性与微运动参数的关系,指出其微多普勒信号为三参数的正弦调频信号。针对这一信号形式,推导了多分量正弦调频信号的时频分布特性,提出了一种在时频图上检测三参数正弦曲线的Hough变换方法,进而提出了一种基于TFD-Hough(time frequency distribution-Hough)变换的微运动参数提取算法。仿真实验和外场试验数据处理表明了该方法的有效性和鲁棒性。     

Modeling simulation and experiment of micro-Doppler signature of precession

Spatial precession is a special micro-motion of the spinning-directional target, and the micro-Doppler signature of the cone-shaped target with precession is studied. The micro-motion model of precession is built first, and then the micro-Doppler model is developed based on the proposed concept of micro-motion matrix, by which the theoretical formula of micro-Doppler signature of precession is derived. In order to further approach to the actual case, the occlusion effect is firstly considered in micro-Doppler, and the simulated result with occlusion effect is well in accordance with the measured result in microwave anechoic chamber, which suggests that the micro motion model and micro-Doppler model of precession are both valid.     

SAR图像目标增强模型最优性能分析

研究用于SAR图像目标增强的lk范数正则化方法的最优性能.从有偏参数估计的统计性能极限角度,将达到渐进最小总方差的参数估计看作目标增强的最优效果.根据Bayes框架以及罚最大似然估计原理,研究了达到最优性能时正则项需满足的条件,该条件与图像大小、信号统计分布以及观测数据噪声方差有关,可为模型设计与迭代算法设计提供依据.并证明了仅当噪声方差较小时lk范数约束才能使得处理结果达到该最优估计性能.仿真实验验证了该结论的正确性.     

多自由度飞行目标动态建模及其散射特性分析

以实现飞行动目标的高效建模技术为目标,并结合仿真计算和微动特征分析的技术要求,给出飞行动目标及其微动电磁散射特征分析的系统方法,实现了多自由度飞行目标的运动建模,形成完整的飞行动目标高效建模技术。以直升机飞行为例展示动态建模效果,主旋翼和尾翼转动时,由直升机雷达回波信号时频分析得到的微多普勒结果与理论分析相吻合。