基于微多普勒的空间锥体目标微动分类

空间锥体目标在飞行时存在多种微动,具体可分为章动、进动及自旋,准确获取目标微动形式是弹道目标微动及结构参数估算的前提。首先分析了3种微动形式下锥体目标锥顶及锥底滑动型散射源微多普勒及其频谱分布特性,发现自旋锥体目标散射源微多普勒为0 Hz,章动锥体目标任意散射源微多普勒谱的峰值非等间距分布,进动锥体目标任意散射源微多普勒谱的峰值等间距分布。据此提出利用微多普勒阈值识别自旋、利用微多普勒谱峰值是否等间距分布识别章动和进动的分类方法。最后通过仿真说明了本文分类方法的有效性,可为空间锥体目标微动分类提供一定的参考。     

基于自适应融合的弹道目标空间位置重构

由于进动锥体目标参数存在耦合,单部雷达不易获取同时参数估计误差较大。针对这一问题,提出了一种联合多部雷达不同视角微动信息进行参数提取与融合的新方法。首先,对进动目标进行了建模和散射点距离像分析,并利用Hough变换实现了锥顶散射点的关联。然后,联立2部雷达的微动信息作为求解单元来对耦合参数进行解耦,求出相应的参数。同时以进动角为例进行了误差方差分析,以融合后误差方差最小为原则对权系数进行了求解,并对其余参数进行了相同的处理。最后,在一个进动周期内,根据求出的锥体顶点坐标和锥旋轴矢量实现了锥体目标空间位置的重构。仿真结果表明该融合方法能够提高参数精度并能对锥体空间位置进行重构。     

基于宽窄带微多普勒信息的进动目标特征提取

微动特征是弹道目标识别的重要特征之一。针对锥体目标模型,提出了一种基于宽窄带相结合的混合体制雷达网的微动参数提取方法。首先,在详细分析锥体目标等效散射中心微多普勒变化规律的基础上,利用微多普勒和差比实现了不同体制雷达回波中散射中心的匹配关联。其次,构建宽窄带微多普勒信息联合方程组,提取出锥体目标的进动角、底面半径、锥体高度等参数,并进一步对目标参数估计精度随曲线参数提取误差变化的关系做了比较研究。最后,仿真结果表明,在曲线参数提取值存在一定误差时,目标参数估计精度仍然较高。      

进动弹道目标平动补偿与分离

弹道目标在中段高速运动时会造成微多普勒曲线的叠加折叠,此时传统的平动补偿方法并不适用于弹道目标。在分析进动锥体弹道目标各个散射点的频率特性后,发现曲线交点处的频率完全是由平动引起的。根据这一特性,提出一种利用时频图交点信息进行平动补偿的方法。首先,得到回波信号的时频骨架图;然后,采用基于双边滤波器的Harris角点检测方法提取出时频骨架中的角点进而得到时频图中的交点坐标;最后,利用交点坐标估计出平动参数进行平动补偿。针对传统Viterbi算法在曲线交点容易产生错误关联的问题,提出一种利用交点信息的分段Viterbi算法对补偿后的时频曲线进行分离。仿真实验验证了所提方法的有效性。      

弹道中段多目标微多普勒分离方法

针对窄带雷达获取的多目标回波中微多普勒信息相互交叠、难以分离与提取的问题,提出了一种基于拍卖算法和小波分析相结合的多目标微多普勒分离方法。在滑动散射模型的基础上,首先通过对回波信号进行预处理得到时频骨架,再根据弹道目标多普勒的变化规律及估计的进动周期定义路径长度,利用拍卖算法提取出多条多普勒曲线对应的最短路径,最后采用小波分析法消除多普勒曲线中的剩余平动分量,实现了多目标微多普勒的分离。仿真结果表明,该方法能够较好地解决交叉区域的路径选择问题,且抗噪性较好,适用于多种微动形式。     

基于广义S变换的空间锥体进动微多普勒分析

锥体进动特性是用于空间目标识别的重要依据之一.为了研究这一问题,提出一种基于广义S变换的空间锥体进动微多普勒特性分析方法.根据锥体进动的物理运动过程建立了相应的数学模型,推导出锥体进动微多普勒频率的理论表达式,并通过仿真结果验证其正确性.该模型采用共原点的目标多坐标体系,使其仅存在旋转关系,从而简化了模型的结构与计算复杂性.在此基础上,利用广义S变换实现了对模拟雷达进动回波的微多普勒特性分析.在不同信噪比条件下的仿真结果表明:该方法时频分辨性较好,而且具有较高的鲁棒性.     

高速旋转弹丸进动周期提取

对高速旋转弹丸的雷达回波进行处理,可以提取弹丸的进动周期.进动是弹丸平动之外的微动,弹轴围绕质心速度方向旋转对雷达回波产生微多普勒频率调制.对进动引起的微多普勒建模分析表明,散射点的径向速度是质心径向速度与进动引起的微动速度之和.利用短时傅里叶变换计算含有微动信息的散射点径向速度,然后采用分段多项式拟合获取质心径向速度.散射点径向速度减去质心径向速度可以得到微动速度.对微动速度进行时域滑窗自相关处理,可以提取弹丸进动周期.仿真分析和对弹丸实际测量数据处理表明:该方法可以有效提取高速旋转弹丸的进动周期.     

基于离散正弦调频变换的中段多微动目标分离

弹道导弹在飞行中段形成目标群，窄带雷达无法从距离上将弹道目标分离。为使窄带雷达具备分离弹道目标的能力，对弹道目标的微动特性进行研究。对振动目标的信号回波进行建模，分析其在离散正弦调频变换（DSFMT）中的聚敛特性。利用多分量信号在变换域中的聚敛特性，实现不同信号分量的分离，并估计出目标的振动频率。仿真实验表明，在信噪比-10 dB下，多个振动目标散射点的窄带雷达回波在DSFMT域上具有明显的聚敛特性，分辨出了不同的振动散射点，振动频率估计均方根误差小于-2.5 dB。      

高速机动目标多普勒解模糊高分辨成像方法

针对目标高速机动导致ISAR成像结果产生距离徙动（MTRC）和多普勒模糊的问题，提出一种新的高速机动目标ISAR成像方法，用于解算距离徙动下的多普勒模糊难题。首先，将原始信号变换至图像域，提取最强散射点，估计该点对应的信号调频率，并基于图像最大对比度准则估计多普勒模糊数。然后，重构回波信号的同时矫正距离徙动，并利用CLEAN技术降低运算量和减小噪声对成像结果的影响，获得高速机动目标无模糊的高分辨ISAR图像。仿真实验结果证明了所提方法的有效性和低信噪比下的强鲁棒性。      

空间目标一维距离像畸变补偿的混合算法

高分辨距离像的畸变补偿是空间目标ISAR成像过程中的重要环节。由于空间目标基带回波的模糊函数峰值落在包含原点的平行直线族上,根据平行直线族的约束边界建立了一个多目标规划模型,并利用正则化原理提出了一种目标速度估计的直接算法,具有解析解。将其作为迭代初值,进一步利用一维迭代搜索算法搜索距离像波形熵的最小值,获得了更精确的速度估计量。仿真结果表明,文章提出的混合搜索算法综合了解析算法和迭代搜索算法在计算量和准确性方面的优点,能有效估计空间目标径向速度并补偿一维距离像畸变。     

考虑射程损失的高超声速飞行器突防弹道分析与设计方法

研究了高超声速飞行器突防机动造成速度损失进而影响射程的问题。高超声速飞行器在面对拦截威胁时需要靠自身机动进行躲避,而机动躲避将会使得飞行状态产生偏离,进而影响高超声速飞行器射程。针对此问题,首先分别建立弹道式和滑翔式高超声速飞行器运动学和动力学模型,然后考虑突防机动过程中造成的速度、弹道倾角等弹道参数变化,分别对弹道式和滑翔式高超声速飞行器的射程与弹道参数关系模型进行构建,得到突防机动-射程变化关系。之后, 通过数值仿真对突防机动-射程变化二者之间的关系进行验证,结果表明弹道式和滑翔式高超声速飞行器的机动均会导致射程变化,且变化规律与理论分析基本一致,验证了所提出突防机动-射程变化模型的正确性和有效性。最后,基于突防机动-射程变化模型,针对两种高超声速飞行器分别给出对射程变化影响较小的突防机动策略,为提升飞行器飞行性能提供理论和方法基础。     

二维海面上三维电大尺寸舰船目标电磁散射仿真

目标特征的建模、仿真和分析对于合成孔径雷达（SAR）基于图像的自动识别（ATR）系统具有重要的意义。研究了海面舰船目标的电磁散射计算以及雷达成像仿真。基于矩量法及其并行计算方法,对电大尺寸舰船目标及与海面复合的散射特性进行了研究,给出了不同频带、空间方位、极化的散射特性。在频域对回波数据作离散傅里叶逆变换,得到海面舰船目标的一维距离像。运用极坐标格式成像算法得到其二维聚束SAR成像结果,清晰地重构目标的轮廓。      

基于序列红外图像的弹道导弹中段目标检测跟踪方法

针对弹道导弹中段目标检测跟踪问题,将卡尔曼滤波应用基于红外图像的弹道中段目标检测数据滤波和预测,建立了中段目标的状态方程和量测方程。针对卡尔曼滤波中系统噪声和量测噪声的自协方差阵难于确定的问题,研究了卡尔曼滤波参数选择设置方法,利用实际检测结果对不同噪声参数条件进行了试验,得到了应用于弹道导弹中段目标检测跟踪的滤波器参数设置规律,为弹道导弹中段目标检测跟踪技术提供了参考。     

空间目标的ISAR成像及轮廓特征提取

空间目标的逆合成孔径雷达（ISAR）成像由于受自身遮挡及噪声干扰等影响,导致生成的ISAR像难以直接进行图像分析及目标识别。由此,以空间目标的ISAR成像建模为基础对ISAR像处理及特征提取展开了研究。首先,分别建立了目标卫星的ISAR成像模型、ISAR信号模型及ISAR图像函数提取模型,并经过旁瓣抑制与相干斑滤波等初步处理得到了目标卫星的ISAR像。其次,采用Otsu算法、canny算子及Hough变换使卫星旋转至最长轴平行于像平面横轴,通过闭运算填充卫星内部孔洞,去除外部孤立噪声,并基于连通域思想分割出卫星所在子区域,实现了卫星的轮廓提取。所设计的图像处理算法能有效改善ISAR像质量,提取的卫星轮廓线能较好地勾勒出目标卫星的外形结构,为进一步展开卫星的识别工作奠定了重要基础。