中段弹道目标的温度场与红外辐射特性计算

红外辐射特性是预警系统探测识别弹道中段目标的重要特征之一。通过计算飞行时目标与太阳、地球的相对位置,确定目标的受外辐射照射状态。利用有限容积法计算锥形目标的三维温度场,采用双向反射分布函数(BRDF)计算目标表面对太阳、地球辐射的反射特性,并结合自身红外辐射,得到了不同类型中段目标红外辐射特性变化情况和空间分布情况。最后,分析了外部辐射环境和目标材料特性对目标红外辐射特性的影响,为中段预警探测提供了参考。

基于动力学守恒定律的弹道目标关联方法

中段伴飞突防造成的各种有源或无源的弹道群目标会给雷达跟踪系统带来极大的挑战,导致其跟踪非本体实体目标或电假目标,从而出现关联错误的情况。中段实体弹道目标满足动力学守恒定律,可以充分利用该特性来改善跟踪系统的数据关联机制,因此提出一种基于动力学守恒定律的弹道目标概率数据关联(probability data association,PDA)方法,即在传统关联门筛选出有效量测的基础上,对动量矩和机械能进行联合统计检验,进一步剔除电假目标点迹或其他错误量测,并使用动量矩和机械能对加权关联概率进行修正。蒙特卡罗仿真验证了该方法的有效性。仿真结果表明,与传统PDA方法相比,所提方法能够有效抑制有源距离欺骗干扰和杂波的影响,提高跟踪精度。

利用低数据率HRRP序列进行弹道中段目标识别

雷达目标识别是弹道防御阶段的关键环节,为节约雷达时间资源和降低对计算机处理能力的要求,需研究低数据率雷达回波信号的弹道中段目标识别方法,本文以低数据率目标高分辨一维距离像序列(High Resolution Range Profile,HRRP)为研究对象,提出了基于图像投影法的进动频率特征提取算法和基于特征级融合的弹道中段目标识别方法,解决了由于HRRP回波序列数据率过低而导致的时频曲线周期模糊和单一特征造成目标识别准确率浮动大的问题。本文通过仿真弹道导弹中段飞行场景中弹头、重诱饵、轻诱饵、碎片目标的特性数据,同时考虑目标尺寸、形状和微运动模型等差异,结合仿真数据对本文所提算法进行验证。实验结果表明在低数据率(10~100 Hz)下,HRRP序列利用本文算法提取的进动频率特征结果误差值小于0.05 Hz,具有较高准确性和稳定性,通过特征融合方法联合进动频率和目标结构特征将弹道中段目标的识别准确率提升到了96%以上且趋于稳定。

弹道中段目标多普勒成像算法研究

弹道中段目标成像技术是弹道导弹防御系统的核心技术。利用传统的宽带ISAR雷达对弹道中段目标成像无法利用统一的相位补偿函数进行相位补偿,导致成像结果的模糊。该文提出一种提取时频骨架线的信号处理算法,算法通过对提取的弹道中段目标窄带回波的时频多普勒骨架线进行幅度增强,提高目标多普勒成像分辨率,仿真数据和暗室测量数据试验表明,该算法能够实现基于窄带雷达回波多普勒信息的弹道中段目标二维成像。

基于椭球体模型的弹道中段目标特性反演

针对弹道中段目标RCS序列识别问题,在分析其运动特性与电磁散射特性的基础上,结合传统的基于椭球体的目标形状反演模型,提出了一种新的利用RCS幅度相对于目标姿态角变化率反演弹道中段目标长短轴比值和目标相对于雷达视线姿态角的方法,克服了传统方法需要观测到目标RCS极大、极小值的缺陷。利用仿真和暗室测量的典型弹头类目标的RCS数据,验证了方法的有效性。

一种弹道中段目标对ISAR的散射波干扰方法

针对传统散射波干扰假目标生成方法中逆合成孔径雷达(ISAR)从被保护目标处获取干扰信号导致目标容易暴露的缺点,采用有源干扰与无源干扰相结合的方式,提出了基于假目标散射点模板的散射波干扰.首先推导了弹道中段目标伴飞式散射波干扰的生成方法;然后研究了对干扰信号的微多普勒调制,分析了干扰功率;最后进行了仿真验证.仿真结果表明,合适的模板参数能使干扰图像质量始终优于真实目标图像.

基于球体-椭球体联合模型的中段目标几何特性反演

针对弹道中段目标RCS(Radar Cross Section)序列识别问题,在分析中段目标电磁散射特性及运动特性的基础上,结合传统的基于球体、椭球体的目标几何特性反演模型,提出了一种新的利用RCS幅度相对于目标姿态角变化率反演弹道中段目标二维几何尺寸的算法,克服了传统方法需要观测到目标RCS极大、极小值的缺陷。利用仿真和暗室测量的典型弹头类目标的RCS数据,验证了方法的有效性。

中段目标平动及微动的红外辐射特性分析

红外辐射特性是对弹道目标进行探测和识别的主要依据之一,而目标结构、材料、空间位置、运动形式都会对其辐射特性造成影响。论文针对天基红外探测场景下中段目标平动及微动的辐射特性分析开展研究。首先构建天基红外探测场景模型,通过轨道仿真计算不同时刻中段目标的空间位置、相对探测器的空间姿态等参数;其次基于中段目标红外辐射模型,综合考虑不同位置及姿态参数下太阳辐射、地球背景辐射等参数,计算相应的目标温度与辐亮度等;最后综合考虑目标相对探测器的空间距离及姿态,仿真不同波段下红外探测器获得的中段目标辐照度,以及不同运动形式对辐照度的影响。仿真结果表明,目标微动对辐射特性的影响不可忽视,可作为目标识别的一个特征,为后续目标探测与识别提供数据支撑与指导。

基于复数经验模式分解的非旋转对称空间进动目标回波分离及成像研究

对于非旋转对称的弹道中段目标逆合成孔径雷达成像而言,非旋转对称部件回波分量的存在会严重影响目标主体的成像质量。该文通过建立非旋转对称弹道中段目标的回波模型,分析了导弹主体和导弹非旋转对称部件的回波分量的微多普勒差异,提出了基于复数经验模式分解的非旋转对称部件回波分离方法,利用复数经验模式分解的自适应特性,可以有效地分离和重构主体及非旋转对称部件回波分量。仿真结果表明,利用该文提出的方法可显著提高导弹主体部分的成像质量。

一种用于空间群目标分辨的滑动窗轨迹跟踪算法

针对大多数现有的微多普勒分析理论难以解决空间群目标的监测与识别问题,本文提出一种基于提取目标运动特征的弹道中段群目标分辨方法。首先建立了多个具有滑动散射中心的旋转对称目标模型并得到其m-D曲线,在此基础上,利用形态学图像处理方法抑制一维距离像旁瓣,然后提出了一种滑动窗轨迹跟踪的方法分离出各散射点相互交叉的m-D曲线,再对分离结果进行经验模式分解(Empirical-Mode Decomposition,EMD),最后通过提取能够反映目标运动特征的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),实现了群目标分辨。仿真实验校验了所提方法的可行性和鲁棒性。

一种微动分量调制ISAR干扰方法

微动可以作为逆合成孔径雷达(ISAR)识别弹道中段目标的重要特征量,基于微多普勒效应的ISAR成像能极大缩短相干处理时间,但强度较大的微动会引起目标在距离上的走动和方向上的散焦.根据微动的ISAR成像技术,推导了弹道中段目标旋转微动模型,提出了基于伴飞式的旋转微动调制干扰方法.这种干扰能保留弹头的微动信息,在运动补偿时使真实回波的距离走动不能完全被消除,同时形成距离-方位扩展条带式干扰.仿真结果表明,合适的调制参数将使目标成像完全淹没在二维条带式干扰内,从而验证了该方法的有效性.