基于HRRP序列的空間錐體目標(biāo)微動參數(shù)估計方法研究.pdf

1、空間錐體目標(biāo)識別作為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，受到了廣泛的關(guān)注。寬帶雷達(dá)由于較高的距離分辨力，能夠從群目標(biāo)中分辨出威脅目標(biāo)，且其回波中包含著豐富的目標(biāo)特征信息，因而在空間錐體目標(biāo)識別中占有重要地位。近年來，在誘餌與空間錐體目標(biāo)的外形和電磁特性等方面的一致性越來越高的情況下，基于微動特征的識別方法成為該領(lǐng)域一個研究熱點。本論文結(jié)合空間錐體目標(biāo)的寬帶雷達(dá)回波和微動特征，主要在HRRP序列對齊、微動特征提取、目標(biāo)結(jié)構(gòu)參數(shù)和微動參數(shù)估計等方面展開

2、了研究。主要的研究內(nèi)容概括如下:
　　1.建立了空間錐體目標(biāo)的寬帶回波模型，是論文開展后續(xù)研究的基礎(chǔ)。空間錐體目標(biāo)在彈道中段同時存在質(zhì)心平動和微動特性。首先分析了空間錐體目標(biāo)在彈道中段時的質(zhì)心平動特性，并指出在獲得任意時刻三個質(zhì)心平動的參數(shù)后，可預(yù)測出整個彈道中段軌跡。隨后基于兩種散射中心模型，分析了空間錐體目標(biāo)的三種微動特性。最后結(jié)合目標(biāo)的運動特性和寬帶雷達(dá)回波的解線調(diào)處理技術(shù)，得到了目標(biāo)的寬帶回波解析表達(dá)式，并利用電磁計算數(shù)據(jù)

3、進(jìn)行驗證。
　　2.研究了空間錐體目標(biāo)的寬帶回波對齊問題，并提出基于極化信息的寬帶回波對齊方法。首先為了得到寬帶回波中散射中心的極化信息，基于聯(lián)合Capon與幅度和相位估計(APES)超分辨算法，提出了P-CAPES估計極化散射矩陣的方法。該方法的優(yōu)點在于具有超分辨能力的同時，避免了各極化間的散射中心關(guān)聯(lián)問題。然后基于極化散射矩陣，結(jié)合散射中心的結(jié)構(gòu)相似性參數(shù)和能量相似性參數(shù)，給出了極化相似性參數(shù)的定義，該參數(shù)表述了兩個散射中心的

4、相似性。最后依據(jù)極化相似性參數(shù)，實現(xiàn)了微動目標(biāo)的寬帶回波對齊。
　　3.研究了寬帶回波微動特征的提取問題，并提出了一種新的基于多目標(biāo)跟蹤(MTT)的微動特征提取方法。當(dāng)目標(biāo)微動情況在高分辨距離像（HRRP）序列中表現(xiàn)明顯時，利用MTT在HRRP序列圖中對散射中心的微距曲線進(jìn)行跟蹤，提取其微動特征。當(dāng)目標(biāo)微動情況不明顯時，首先分析了空間錐體目標(biāo)的微多普勒頻率變化情況。然后由HRRP序列提取了回波的相位信息。對回波相位信息做時頻變換，

5、得到其時頻分布，并指出了該分布與目標(biāo)散射中心微多普勒頻率之間的關(guān)系。針對目標(biāo)微多普勒頻率變化的復(fù)雜形式，將目標(biāo)在時頻分布上的微多普勒頻率曲線看作機(jī)動目標(biāo)的航跡，利用MTT在時頻分布對微多普勒頻率曲線進(jìn)行跟蹤，從而實現(xiàn)了目標(biāo)散射中心微多普勒頻率的提取。
　　4.研究了基于HRRP序列的空間錐體目標(biāo)結(jié)構(gòu)和進(jìn)動參數(shù)的估計問題。首先提出了基于彈道信息單視角下估計目標(biāo)參數(shù)的方法。該方法利用空間錐體目標(biāo)的彈道中段軌跡信息，以及目標(biāo)特有的再入時

6、“零攻角”特性，得到雷達(dá)視線與進(jìn)動軸夾角的估計。然后對HRRP序列利用循環(huán)相關(guān)算法，估計出目標(biāo)的進(jìn)動周期，如果寬帶回波為相干回波，則還可估計出目標(biāo)的質(zhì)心平動參數(shù)。最后后提取HRRP序列中散射中心間的微距變化，并聯(lián)合已知的雷達(dá)視線與進(jìn)動軸的夾角和目標(biāo)進(jìn)動周期，得到目標(biāo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和進(jìn)動參數(shù)估計。
　　而當(dāng)雷達(dá)視線與進(jìn)動軸的夾角無法獲得時，提出了利用雙視角下HRRP序列估計目標(biāo)參數(shù)的方法。利用兩個不同視角下獲得的HRRP序列，可以得到兩

7、組不同的微距變化，由此可以在不需要額外信息的情況下，獲得空間錐體目標(biāo)結(jié)構(gòu)參數(shù)和進(jìn)動參數(shù)的估計。而當(dāng)雷達(dá)視線與進(jìn)動軸的夾角已知時，利用雙視角HRRP序列則能夠提高參數(shù)的估計精度。
　　提取HRRP序列的微動特征對回波信噪比有一定的要求，當(dāng)信噪比不能滿足要求時，則無法有效提取微動特征，進(jìn)而影響后續(xù)的參數(shù)估計算法。針對這種情況，提出了改進(jìn)的廣義Radon變換方法。該方法可以在較低信噪比下提取非相干回波中的目標(biāo)微動特征。考慮到目標(biāo)散射中心