基于窄帶微動(dòng)特征的空間錐體目標(biāo)識(shí)別方法研究.pdf

1、空間錐體目標(biāo)識(shí)別在國(guó)家防御系統(tǒng)中占有重要的地位，而雷達(dá)作為防御系統(tǒng)中的主要預(yù)警和探測(cè)裝備，在空間錐體目標(biāo)識(shí)別中發(fā)揮著不可替代的作用。近年來(lái)，隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，微動(dòng)目標(biāo)回波調(diào)制效應(yīng)被越來(lái)越多的應(yīng)用到識(shí)別中，由于其對(duì)目標(biāo)精細(xì)特征的刻畫更加有力，因此被認(rèn)為是解決空間錐體目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題的一個(gè)有效途徑。同時(shí)在現(xiàn)階段，我國(guó)窄帶雷達(dá)應(yīng)用還比較廣泛，且窄帶雷達(dá)存在著探測(cè)距離遠(yuǎn)，微多普勒特征明顯等優(yōu)勢(shì)，具有很大的識(shí)別潛力。根據(jù)上述研究背景，本論文圍繞著基

2、于窄帶微動(dòng)特征的空間錐體目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題，沿著目標(biāo)動(dòng)態(tài)散射特性建?！嗥绽疹l率估計(jì)—微動(dòng)形式分析—目標(biāo)尺寸和微動(dòng)參數(shù)估計(jì)這一技術(shù)路線，對(duì)相關(guān)的理論和技術(shù)問(wèn)題展開了研究，論文主要工作概括如下：
　　1.對(duì)空間錐體目標(biāo)軌道運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了分析，并針對(duì)不同類型目標(biāo)建立了一般散射中心模型與等效散射中心模型，分析了不同微動(dòng)形式下兩種模型回波微多普勒頻率及遮擋效應(yīng)的差異，并結(jié)合電磁數(shù)據(jù)對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　2.研究了目標(biāo)的多普勒頻率估計(jì)

3、與回波平動(dòng)補(bǔ)償問(wèn)題。提出了基于時(shí)變自回歸模型的多普勒頻率估計(jì)方法，通過(guò)求解回波參數(shù)化模型來(lái)得到其功率譜密度函數(shù)，并利用函數(shù)極點(diǎn)估計(jì)各時(shí)刻散射中心多普勒頻率，隨后使用Kalman濾波器對(duì)離散的頻率估值做異常值處理和重關(guān)聯(lián)。在獲取目標(biāo)散射中心多普勒頻率變化后，采用頻率搬移法解模糊，并對(duì)解模糊后的頻率變化包絡(luò)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，根據(jù)擬合結(jié)果循環(huán)補(bǔ)償目標(biāo)平動(dòng)多普勒，在實(shí)現(xiàn)快速的窄帶回波平動(dòng)補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)得到了目標(biāo)的微多普勒頻率。
　　3.以滿足等

4、效散射中心模型的光滑錐體目標(biāo)為研究對(duì)象，對(duì)目標(biāo)微動(dòng)形式分類問(wèn)題進(jìn)行了研究。首先根據(jù)時(shí)頻分布的能量強(qiáng)弱提取散射中心微多普勒區(qū)域，隨后分析了自旋，進(jìn)動(dòng)，章動(dòng)情況下目標(biāo)回波時(shí)頻分布的差異，根據(jù)其差異從微多普勒區(qū)域中提取出了四種特征對(duì)微動(dòng)形式進(jìn)行分類，并討論了雷達(dá)參數(shù)對(duì)分類結(jié)果的影響，為基于進(jìn)動(dòng)的目標(biāo)尺寸與微動(dòng)參數(shù)估計(jì)打下基礎(chǔ)。
　　4.研究了基于散射中心微多普勒頻率的目標(biāo)尺寸與微動(dòng)參數(shù)聯(lián)合估計(jì)方法。首先針對(duì)具有零攻角特性的空間錐體目標(biāo)，

5、通過(guò)彈道預(yù)測(cè)的方式計(jì)算得到目標(biāo)進(jìn)動(dòng)軸與雷達(dá)視線夾角隨時(shí)間的變化，然后利用錐底散射中心微多普勒頻率變化消去目標(biāo)質(zhì)心位置參數(shù)，進(jìn)而采用搜索的方式得到目標(biāo)進(jìn)動(dòng)角與底面半徑，最后結(jié)合頂部散射中心微多普勒頻率變化計(jì)算得到了目標(biāo)質(zhì)心位置與高度。
　　對(duì)于無(wú)法利用彈道估計(jì)目標(biāo)進(jìn)動(dòng)軸與雷達(dá)視線夾角變化的情況，提出了基于微多普勒頻率展開的參數(shù)估計(jì)方法。首先對(duì)錐底散射中心微多普勒頻率進(jìn)行泰勒展開，并計(jì)算了頻率重構(gòu)誤差隨展開階數(shù)的變化，指出使用六階展開

6、已經(jīng)滿足精度要求，隨后推導(dǎo)了前六階的展開系數(shù)與目標(biāo)尺寸與微動(dòng)參數(shù)的關(guān)系，最后結(jié)合頂部散射中心微多普勒頻率構(gòu)建線性方程組，對(duì)展開系數(shù)進(jìn)行求解，根據(jù)所得系數(shù)計(jì)算得到了目標(biāo)尺寸與微動(dòng)參數(shù)。
　　5.針對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)的工作模式，提出了一種多視角觀測(cè)下的目標(biāo)尺寸與微動(dòng)參數(shù)聯(lián)合估計(jì)方法。首先假設(shè)質(zhì)心位置位于目標(biāo)底部，提出了特殊情況下的雷達(dá)視線角與進(jìn)動(dòng)角的近似計(jì)算方法，隨后針對(duì)一般情況，使用頂部散射中心微多普勒分量補(bǔ)償?shù)撞糠至浚⒏鶕?jù)補(bǔ)償后的目標(biāo)進(jìn)