基于扩展OTSM图的滑动型散射中心建模方法

雷达目标散射中心建模是雷达目标特性分析与雷达目标识别中的关键步骤,光滑流线型结构在雷达目标上的广泛应用,给传统散射中心建模带来了巨大挑战。该文针对滑动散射中心建模开展研究,首先分别基于曲面边缘散射和曲面散射两种情况,推导了滑动散射中心的位置表达式;其次,提出一种基于扩展1维-高维(2维/3维)散射映射图(One–Two/Three Dimensional Scattering Mapping,OTSM)的滑动散射中心估计方法,通过相邻视角的投影几何关系推导滑动散射中心的位置;然后,综合RANSAC算法获取的固定散射中心,获得目标完备的散射中心模型。利用暗室测量数据对算法进行了验证,结果表明了该文算法的有效性。

基于滑动散射条件的弹道目标微动特征和结构特征提取

雷达目标的微动特征为目标精确识别提出了新的技术途径。针对宽带雷达体制下弹道目标回波,利用采样得到的强散射中心径向距离线性和信号,估计微动周期和回波初相,接着对图像进行两参数扩展Hough变换,提取出旋转散射中心的微动参数,最后利用分离后的滑动散射中心的径向距离线性差信号和线性和信号,通过最小二乘拟合以及多元非线性方程组求解,提取了目标微动特征和结构特征。仿真实验验证了方法的有效性。

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。

旋转对称目标滑动型散射中心的微Doppler特性

微动特征是当前学术界公认的弹道中段目标雷达识别的有效特征之一,目前的特征提取与识别研究通常假定散射中心与目标自身的微动规律一致,其微Doppler效应为正弦调频信号.但这种假设忽视了随着观测视角的改变,散射中心将在目标体上滑动这一事实.文中对弹体不同位置散射中心的微运动特性进行了完整建模,首次得到了滑动型散射中心微Doppler的数学表达式,并针对导弹攻防对抗条件导出其Taylor近似,指出并非文献上通常假定的正弦规律.设计了进动目标暗室动态测量实验,生动揭示了散射中心的这种滑动特性,实验现象与文中的理论分析结果相一致.文中揭示的微Doppler机理为弹头类目标微动特性模拟及特征反演等应用领域提供了更为准确的物理基础和数学模型.

基于微多普勒的圆锥弹头进动与结构参数估计

微动特征是弹道中段目标雷达识别的有效特征之一。该文首先推导了圆锥弹头的锥顶散射中心和锥底平面上两个滑动散射中心的微多普勒表达式,与由几何绕射理论得到微多普勒时频曲线进行对比,发现锥顶散射中心的微多普勒时频曲线有细小差异,其他两个散射中心的很吻合。通过分析这3个表达式发现3个散射中心的微多普勒具有3种相关性。针对这3种相关性论文提出了在不同入射角下提取微多普勒时频曲线的离散点进行进动和结构参数估计的方法,并进行了仿真实验提取了进动和结构6个参数,且估计效果较好。

进动圆锥弹头双基地微多普勒特性分析

微动特征是弹道中段目标雷达识别的有效特征之一。该文首先利用由几何绕射理论推导的圆锥弹头散射中心模型确定了3个散射中心分别是锥顶及双基地角平分线在锥底平面上的投影与底面边缘的2个交点;然后建立了进动圆锥弹头双基地微多普勒模型,经化简可知双基地微多普勒模型与双基地角平分线上单基地雷达微多普勒模型相似,且双基地微多普勒幅值为单基地微多普勒幅值的半双基地角的余弦倍,这与单双站散射等效定理吻合;再通过分析3个散射中心的微多普勒模型得出了可用于进动和结构参数估计的3种相关性;最后利用电磁计算软件FEKO计算了圆锥弹头模型的双基地雷达截面积(RCS),通过对RCS序列的时频分析,验证了该文理论分析的正确性。

基于微多普勒的锥体目标进动和结构参数估计

真假目标识别是弹道导弹防御的一大技术瓶颈,目标识别的正确与否在一定程度上决定了反导系统的成败.微动引起的雷达可观测量微多普勒特征包含了目标的运动、尺寸、形状等大量信息,因此微动特征是当前学术界公认的弹道中段目标识别的有效特征之一,对微动特征的提取为弹道导弹防御目标识别提供了新的解决手段.该文以旋转对称锥形目标为研究对象,根据散射中心理论以及攻防对抗条件,推导了目标两个等效散射中心的位置与回波模型,建立了基于滑动型散射中心的锥体目标进动模型.分析了目标的结构参数与雷达回波微多普勒参数的显式关系,推导出微多普勒随时间变化的解析表达式.结合弹道中段目标识别等应用背景,提出了基于TFDHough变换的联合参数估计的方法.该方法综合两个散射中心的微多普勒参数,联合求解二者的参数空间,对进动和结构参数进行估计.仿真结果表明目标回波的微多普勒时频曲线与解析微多普勒曲线吻合,所提联合参数估计方法可准确估计进动角、进动频率、锥体高度、锥底半径等进动和结构参数.

基于相关性函数的多站微动特征分析与提取

针对多站雷达精度跨度大、难以有效进行融合识别的问题,提出了基于相关性函数的多站加权融合方法。首先建立了弹道目标滑动散射模型,通过时延相乘重构回波,并利用扩展Hough变换提取出距离像的曲线参数,从而建立方程组以求取微动信息。然后利用相关性函数对各雷达的支持度进行分析,最终对支持度高的观测数据进行融合识别。仿真结果表明该方法计算简单,能有效提高微动参数的估计精度,客观地反映各部雷达的可靠度。

锥柱体弹道目标遮挡效应分析

针对锥柱体弹道目标观测过程中存在的遮挡效应,探究遮挡区与可视区分界线在弹道目标上的具体位置,提出一种判断散射中心是否处于遮挡状态的方法。在窄带雷达观测的条件下,建立锥柱体弹道目标滑动散射中心模型,分析各散射中心的微多普勒特性。通过对目标遮挡成因进行研究,分析遮挡区与可视区分界线的具体位置,并提出一种判断散射中心是否处于遮挡状态的方法。仿真结果表明:理想散射中心与滑动散射中心微多普勒存在一定差异,遮挡效应会导致微多普勒出现截断现象且不同观测视角下遮挡效应对散射中心的影响不同。

中段弹道目标微多普勒历程修复算法

针对由于遮挡效应导致的中段弹道目标微多普勒历程缺失问题,该文提出一种基于压缩感知理论的微多普勒历程修复算法。首先,建立进动目标滑动散射中心模型,分析其微多普勒特性;然后,探究不同观测角度下各散射中心的有效散射性,分析遮挡效应对于散射中心微多普勒历程的影响;最后,根据观测到的缺失的微多普勒历程,设计压缩感知框架下的观测矩阵,采用SP(Subspace Pursuits)算法对为微多普勒历程进行修复。仿真结果验证了遮挡效应对微多普勒历程的影响,证明了该文提出的修复算法能够有效修复缺失的微多普勒历程,同时分析了该算法修复效果与微多普勒缺失率之间的关系。

基于微多普勒信息的弹道目标成像

弹道导弹识别是弹道防御系统中的核心问题之一,直接关系到导弹防御系统的成败。如果能对弹道目标成像,则能获得关于目标结构更为丰富的信息。由于弹道目标具有高速自旋的特点,因此基于转台模型的逆合成孔径雷达成像技术对高速自旋目标成像是失效的。针对该问题,详细分析了弹道目标回波模型,并研究了弹道目标时频图的调制规律,在此基础上,提出一种基于微多普勒信息的弹道目标成像方法,实现了对弹道目标二维强散射中心的重构,仿真数据处理结果证明了所提方法的有效性。

组网雷达弹道目标三维微动特征提取

研究弹道目标中的滑动型散射中心三维微动特征提取问题。分析滑动型散射中心的特点,介绍一种基于半周期时延相乘的散射中心微动特征提取方法,建立滑动型散射中心和理想散射中心微动的数学联系,利用组网雷达的多视角特性,从回波信号中提取参数,通过构造多元非线性方程组,以提取的参数作为变量,求解目标三维微动参数和部分结构特征。仿真实验验证了该方法的有效性。