弹道导弹进动周期雷达测量提取方法研究

主要研究了利用雷达目标RCS序列提取弹道导弹进动周期的方法.首先建立了弹道导弹中段目标的进动模型,分析了目标RCS回波数据与进动周期的关系表达式,然后给出了利用目标RCS序列估计进动周期的方法.仿真实验结果表明,文中提出的方法能够有效估计目标的进动周期.     

基于三角函数拟合的RCS序列进动周期估计

利用雷达反射截面(RCS)序列估计进动周期为弹道目标特征提取和识别的重要途径。弹道目标在进动时,回波RCS序列为非平稳的周期序列,常规Fourier变换方法和周期间相关类方法需要较长观测时间和较高数据率才能有效地估计RCS的周期,这对于有限的雷达资源来说是不可接受的。该文提出一种新的估计弹道目标RCS序列周期的方法,该方法先利用特定频率附近的三角函数来拟合RCS序列,再求得使拟合误差最小的频率,即为RCS序列的进动频率。相比于常规方法,该文方法具有所需资源少,估计精度高的特点。RCS计算数据的仿真结果证明了该文方法的有效性。     

弹道中段目标进动周期的估计

为了克服循环平均幅度差函数法(CAMDF)估计弹道中段目标进动雷达散射截面(RCS)序列周期产生加倍误判的问题,引入了平均幅度差函数的凸包函数的概念,提出了凸包循环平均幅度差函数法(CHF-CAMDF)处理弹道进动目标的RCS序列,将处理后序列的最小谷值点所在位置与采样频率的商值作为所估计弹道目标的进动周期.相较于CAMDF,CHF-CAMDF在抑制加倍误判、抗噪性能以及序列长度敏感性三个方面都具有明显的优越性,能够有效地提取弹道中段目标的进动周期,提供了一种有助于真假弹头识别的可靠依据.     

空间锥体目标进动周期估计

该文通过对空间锥体目标的弹道建模,根据进动锥体目标对雷达波的姿态角计算公式,推导了目标回波RCS随姿态角余弦的计算公式。通过分析姿态角余弦的频谱特性和RCS随姿态角余弦的频率传输特性,给出RCS序列的频谱特性,并以此为特征,提出一种RCS序列进动周期估计的新方法。仿真结果验证了方法的有效性。     

微进动弹道导弹目标雷达特征提取

该文总结了弹道导弹目标雷达识别的研究现状,引入微进动和微RCS的概念,推导了进动锥体目标对雷达波的姿态角计算公式,分析了微RCS和姿态角的关系,使用进动锥体目标的微RCS序列估计目标进动参数和惯量比。以惯量比为特征,提出了识别弹头和诱饵的方法。最后给出了仿真结果。     

基于多重交叉残差方法的空间目标旋转特性分析

针对传统的频谱分析和自相关函数反演周期时常出现虚假周期的问题,提出了多重交叉残差法处理空间旋转目标雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的时间序列。以空间跟踪和监视系统(Space Tracking and Surveillance System,STSS)卫星为例,仿真了空间目标失稳旋转状态,对比了频谱分析、自相关函数和多重交叉残差3种方法的处理结果,发现当目标存在进动运动时多重交叉残差法抗干扰能力更强。在此基础上,进一步研究了不同章动角时多重交叉残差法对旋转周期的反演效果,结果表明章动角大小会影响旋转周期的反演准确度,且章动角达到一定数值后,卫星进动幅度过大导致RCS序列周期性模糊,无法用多重交叉残差法反演出旋转周期。     

利用一维距离像序列估计弹道中段目标进动参数

进动是自旋弹头固有特性,进动参数是中段真假弹头识别的重要特征量,已发表的文献多利用进动目标的RCS序列估计进动参数.本文通过对平底锥弹头散射特性及其进动模型的分析,指出进动将造成一维距离像序列上散射中心位置的周期性走动.在此基础上,提出了一种利用进动目标上两个强散射中心在一维距离像序列上的位置差来估计进动参数的方法,并给出了应用该方法的具体步骤.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

中段目标进动雷达特征提取

本文总结了弹道导弹目标雷达识别的研究现状,推导了进动锥体目标对雷达波的姿态角计算公式,分析了目标RCS和姿态角的关系,使用进动锥体目标的RCS时间序列估计了目标进动参数和惯量比,使用惯量比作为特征,提出了识别弹头和诱饵的方法,最后给出了仿真结果。     

应用RCS序列估计卫星自旋周期

针对空间探测任务中采用雷达散射截面积(RCS)序列估计卫星旋转周期存在的问题,建立了基于多频段RCS的卫星自旋周期估计分析模型.根据卫星的外推弹道,计算了卫星的可跟踪弧段,推导了自旋模式下卫星本体坐标系下电磁波入射角的计算公式.采用电磁场数值算法快速计算卫星的RCS,通过RCS匹配获得卫星可跟踪弧段的理论RCS序列,研究了自旋周期在RCS序列中的表现形式.仿真分析了雷达频段、采样率及弧段选择对周期估计的影响,结果表明入射角序列相对于垂直于卫星自旋轴方向变化平稳的弧段,RCS序列呈现的周期性特征显著,利用该类弧段进行卫星自旋周期估计可以得到准确的结果,证明该方法可以应用于卫星自旋周期估计.     

基于ISAR像序列的弹道目标进动特征提取

中段弹道目标进动特征是分辨弹头及诱饵的重要依据.以二维ISAR图像序列为基础,分析了弹道目标成像特点和目标姿态角的变化过程,提出了基于图像配准的ISAR像姿态差估计方法;采用等间隔配准避免了配准奇异,根据姿态差二次方曲线实现了进动参数的估计,给出了计算目标进动角、进动周期的具体步骤.仿真结果表明,该方法能够实现弹道目标进动特征提取,估计精度较高.     

一种RCS序列多周期估计方法

在实际测量中,雷达散射截面积(RCS)往往具有趋势项、常值项、多周期等特点,为典型非平稳序列,目前RCS序列周期估计主要为单目标、单周期简单仿真场景,尚缺乏一种适用于实测RCS序列的高精度多周期估计方法。针对此问题,对快速傅里叶变换(FFT)谱分析和循环平均幅度差函数(CAMDF)等周期提取方法进行了分析研究,得出不同算法的适用性,并提出"FFT周期初判-数字滤波与信号分解-CAMDF单周期估计"的多周期估计方法。仿真和半物理仿真结果表明:该方法可融合FFT和CAMDF算法周期估计优点,有效解决了RCS序列多周期估计问题,具有较高估计精度和鲁棒性,工程应用价值较大。     

基于RCS序列的弹道导弹进动周期提取方法验证研究

针对传统基于雷达散射截面积(RCS)的微动特征提取验证所使用数据源精度不高、未考虑弹头平动等问题,文中搭建了分布式特征提取验证系统,对常用进动周期提取方法进行了验证。首先,分别使用STK和FEKO软件生成了弹头的运动特性及弹头RCS模板;其次,将运动特性同RCS模板进行复合,生成中段弹头的高精度RCS序列;最后,基于生成序列,验证常见算法的提取效果。仿真验证表明:提取方法的正确率不仅受制于噪声强度,并且同平均视界角的取值密切相关,当平均视界角小于35毅时,自相关函数法相对多重自相关方法正确率高出2倍以上。     

基于RCS序列的弹道中段目标微动提取技术

对改进的"烈火2"型导弹进行电磁仿真,根据弹道类目标在空中的动力学模型及飞行姿态控制技术,模拟了弹道类目标在中段飞行过程中的雷达散射截面回波序列,通过对雷达散射截面序列的微动特性分析,进行真假弹头目标识别。文中指出传统傅里叶变换在非平稳周期序列分析中的不足,并提出了一种改进周期序列分析方法,该方法能克服傅里叶变换的不足,在应用于非平稳、复杂噪声背景下的弹道类目标雷达散射截面序列分析时,能有效的提取微动特征,从而实现对真假弹头的辨识问题。最后通过仿真实验验证了非平稳周期序列分析方法的可行性与有效性。     

地面RCS起伏特性模拟及对ATI检测性能的影响

在假定目标RCS起伏为高斯形状频谱特性的前提下,将高斯白噪声通过一个高斯谱特性的低通滤波器来模拟目标RCS起伏特性。首先用康斯坦尼兹法设计了低通滤波器,并根据地杂波等效速度的不同,得到一组不同的滤波器响应,进而实现了背景RCS起伏程度不同的地杂波的模拟。然后以该地杂波为背景,采用ATI方法进行动目标检测,分析了地面背景RCS起伏特性对动目标检测性能的影响。计算机仿真结果表明：在一定的虚警概率下,当不考虑接收机噪声时,随着RCS起伏加剧,动目标径向最小可检测速度增大。最后得到结论：用基于ATI方法进行动目标检测时,若不考虑雷达接收机噪声,则地面背景RCS起伏特性是影响最小径向可检测速度的主要因素。     

雷达目标动静态RCS特性差异分析

工程上常用静态RCS数据作为建立起伏目标回波信号模型的样本,其准确性和合理性亟待验证。文中基于空气动力原理提出了一种动态RCS特性的仿真方法,获取了F-117A型隐身攻击机侧站盘旋一周的动态数据。从统计特征参数、相关特性和起伏模型等方面对比了动静态RCS特性。着重分析了动静态RCS特性在起伏目标检测性能评估上的差异。结果表明静态RCS特性难以反映目标运动时真实的雷达特性,利用静态数据描述目标特性可能导致错误结论。