窄带雷达中段目标识别技术研究

摘要

深入挖掘窄带雷达潜力，研究基于窄带信息的弹道中段目标识别和特征提取技术对于弹道中段攻防对抗具有重要意义。本文以弹道导弹防御为背景，针对弹道中段目标识别难题，重点研究了基于轨道特征的有源假目标识别技术、基于窄带RCS（Radar Cross Section，RCS）序列的进动目标周期特征提取技术和基于时频变换域的进动目标成像技术。
　　第一章阐述了课题研究背景及意义，简要介绍了弹道导弹攻防对抗的现状，对基于窄带雷达信息的弹道中段目标识别和特征提取相关技术进行了归纳总结和分析，最后介绍了本文的主要研究工作。
　　第二章为弹道目标跟踪基础理论研究。首先介绍了跟踪滤波的基本原理，对基于动力学模型和基于运动学模型的弹道目标跟踪滤波的数学模型及关键要素进行了分析和讨论；然后从状态方程的预测性能和滤波过程的线性化两个方面，分别提出了基于运动学与动力学混合模型的弹道中段目标跟踪算法和基于变换观测量的雷达垂直坐标系下的弹道中段目标跟踪算法。所提方法兼具动力学和运动学两种模型的优点，即既具有与动力学模型相近的性能，又具有运动学模型线性化的结构。
　　第三章研究了基于弹道中段目标轨道特征的有源假目标识别技术。首先深入分析了弹道目标和有源假目标的动量矩、近拱点矢量和轨道根数等轨道特征量。在此基础上，提出了基于轨道根数时不变特性的有源假目标识别技术，给出了时不变判定准则，基于轨道可逆性原理实现了初始观测数据的精确估计。最后对三种典型布站情况进行了仿真，仿真结果验证了所提方法的有效性。
　　第四章研究了基于窄带RCS序列的弹道中段进动目标周期特征提取技术。首先利用电磁计算软件计算得到典型中段目标的RCS数据，通过样条拟合生成其动态RCS序列；简要介绍了传统的RCS特征提取方法，指出了传统方法在基于RCS序列提取进动目标周期特征时的局限性。然后从周期的定义和性质出发，分别提出了基于分组数据相似性度量和基于分组数据非参数统计特征的周期估计方法，给出了周期判定准则。仿真结果表明，所提方法能有效克服传统方法的缺陷。
　　第五章研究了基于时频域的弹道中段进动目标窄带成像技术。首先概述了传统基于理想散射中心的进动目标窄带回波建模方法、时频分析技术和基于时频变换域的窄带成像方法，通过仿真分析指出了当存在非理想散射现象时传统成像方法的不足。然后建立了基于非理想散射中心的弹道中段进动目标窄带回波模型，提出在时频变换之前基于经验模态分解对信号进行分解，然后对各本征模态分别进行时频变换域成像的方法。最后通过暗室测量数据和暗室进动实验分别验证了模型的正确性和所提成像方法的有效性。
　　第六章总结了论文的研究工作和主要创新点，指出需要进一步研究的问题。

目录

声明

缩 略 语

第一章 绪 论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 基于窄带信息的弹道中段目标识别关键技术研究现状

1.3 论文的主要内容及组织结构

第二章 基于运动学与动力学混合模型的中段目标跟踪

2.1 引言

2.2 弹道中段目标动力学模型与弹道仿真

2.3 混合坐标系下的中段弹道目标跟踪

2.4 雷达垂直坐标系下的中段弹道目标跟踪

2.5 本章小结

第三章 基于轨道特征的弹道中段有源假目标识别

3.1 引言

3.2 弹道中段目标的二体轨道特征

3.3 基于轨道根数时不变特性的有源假目标识别

3.4 本章小结

第四章 弹道中段进动目标RCS序列周期特征提取

4.1 引言

4.2 弹道中段目标RCS序列及特征提取

4.3 基于相似性度量的进动目标RCS序列周期估计

4.4 基于统计特征的进动目标RCS序列周期估计

4.5 本章小结

第五章 基于非理想散射的进动目标窄带成像技术

5.1 引言

5.2 理想散射中心的时频域窄带成像

5.3 非理想散射中心的时频域窄带成像

5.4 基于非理想散射的中段进动目标回波建模及窄带成像

5.5 本章小结

第六章 结束语

6.1 论文工作与创新点总结

6.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果