雷達(dá)目標(biāo)微多普勒特征分析及其應(yīng)用.pdf

1、隨著目標(biāo)識別技術(shù)的快速發(fā)展，各種反探測、反識別的技術(shù)也獲得了快速發(fā)展，為目標(biāo)的探測與識別帶來了新的困難，同時也對目標(biāo)探測與識別提出了更高的技術(shù)要求，越來越要求對目標(biāo)細(xì)節(jié)的描述及運動狀態(tài)的精細(xì)刻畫。雷達(dá)目標(biāo)微運動產(chǎn)生的微多普勒特征包含著目標(biāo)的運動和結(jié)構(gòu)信息，從中可提取出微動目標(biāo)固有的特性。自從雷達(dá)目標(biāo)微多普勒特征被發(fā)現(xiàn)以來，其在目標(biāo)探測、分類與識別領(lǐng)域的重要價值已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注。因此，深入研究雷達(dá)目標(biāo)的微多普勒特征

2、及其在軍事和民用領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的理論及應(yīng)用價值。
　　本文主要圍繞雷達(dá)目標(biāo)的微運動產(chǎn)生的微多普勒特征數(shù)學(xué)分析、微多普勒特征提取方法、微動信號分離及微多普勒特征在微動參數(shù)估計和目標(biāo)識別中的應(yīng)用等方面展開研究，論文主要工作有以下幾個方面：
　　1．研究了微多普勒特征的產(chǎn)生原理，建立了加速、振動、旋轉(zhuǎn)、錐旋、擺動等典型微動模型，推導(dǎo)了其產(chǎn)生的微多普勒特征的數(shù)學(xué)表達(dá)式及其與微運動參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系；針對目標(biāo)微運動特征的復(fù)雜性和差

3、異性，以有旋翼和無旋翼目標(biāo)識別為研究背景，建立了具有平動、加速與振動運動特征的復(fù)合運動微動模型和具有平動、加速、振動及旋轉(zhuǎn)運動特征的復(fù)合運動微動模型，推導(dǎo)了兩種復(fù)合運動產(chǎn)生的微多普勒特征及其與目標(biāo)結(jié)構(gòu)和微運動參數(shù)的關(guān)系，比較了其微多普勒特征的差異性，為識別這兩類目標(biāo)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　2．針對微多普勒特征的提取問題，研究了從微動目標(biāo)雷達(dá)回波中提取微多普勒特征的常用方法，并分析了各自的優(yōu)缺點，提出了使用重排平滑偽Wigner-Vi

4、lle分布提取目標(biāo)微多普勒特征的方法，該方法能夠有效地提取微動信號的微多普勒特征；研究了運動目標(biāo)的平動速度、加速度、雷達(dá)的載頻和雷達(dá)PRF對提取微多普勒特征的影響及相應(yīng)對策，為有效提取雷達(dá)目標(biāo)微多普勒特征提供了理論指導(dǎo)。
　　3．提出了基于Radon變換的目標(biāo)主體信號與微動信號的分離方法,首先對回波信號進行時頻變換，然后在時頻平面上通過Radon變換來分離目標(biāo)主體信號與微動信號，再通過逆Radon變換得到分離信號的時頻分布；針對常

5、見微動信號表現(xiàn)為正弦調(diào)頻信號的特點，提出了基于時頻分析和相關(guān)搜索法的正弦調(diào)頻信號的分離方法，首先在時頻域采用時頻分析的方法預(yù)估計信號的類別和相關(guān)參數(shù)范圍，進而在時域通過相關(guān)法搜索參數(shù)對多分量正弦調(diào)頻信號進行分離。
　　4．提出了利用提取時頻分析矩陣頻率向最大值的峰值提取和最小二乘擬合直線相結(jié)合估計目標(biāo)微動參數(shù)的方法，通過該方法有效地估計了加速與振動目標(biāo)的加速度、振動頻率和振動幅度；估計了加速與旋轉(zhuǎn)目標(biāo)的加速度、旋轉(zhuǎn)角速度及旋轉(zhuǎn)半徑

6、；在此基礎(chǔ)上，建立了線性旋轉(zhuǎn)剛體目標(biāo)的微動模型并分析了其產(chǎn)生的微多普勒特征，估計了線性旋轉(zhuǎn)剛體目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度及剛體長度；進而，建立了直升機旋翼目標(biāo)的微動模型，分析了其產(chǎn)生的微多普勒特征，估計了直升機旋翼旋轉(zhuǎn)角速度、旋翼長度和旋翼葉片數(shù)，為對目標(biāo)進行精確識別奠定了基礎(chǔ)。
　　5．針對真假彈頭的辨識問題，建立了錐體彈頭進動、章動和誘餌目標(biāo)擺動的微動模型，分析了它們產(chǎn)生的微多普勒特征，比較了彈頭的進動、章動和誘餌擺動所具有的不同的微多