弹道导弹中段真假弹头识别技术

摘要

弹道导弹为了实现有效突防,在飞行中段会释放一些诱饵迷惑防御方的雷达系统,使弹头的拦截更加困难。弹头与诱饵的识别,也因此成为弹道导弹防御领域不可回避的重要问题,在弹道防御中发挥着重要作用。本文以弹道导弹中段防御为研究背景,研究了基于宽窄带雷达回波信息的中段弹道目标特征提取方法。
　　论文首先分析了课题的研究背景及意义,综述了弹道导弹中段真假弹头识别技术的研究现状,然后介绍了本文的结构框架和研究内容。
　　由于弹道中段真假目标在外形、电磁散射特性、飞行轨迹的高度相似性,只能通过各类目标自身的微动差异进行识别区分。论文首先通过力学分析建立了弹道导弹中段目标轨道运动与微动的数学模型,分析了弹道中段各类目标的运动规律。
　　由于课题本身的高度军事敏感性,研究中一般无法获取弹道导弹中段目标的实测数据,中段目标的雷达回波仿真显得十分必要。论文中基于CST电磁计算软件仿真了弹道导弹中段目标的静态宽、窄带回波信号,并结合目标自身的运动规律构造对应的动态雷达回波数据。
　　同时,本文采用循环自相关函数进行中段目标RCS序列周期估计,并与傅里叶分析、平均自相关函数、平均幅度差函数、循环幅度差函数等方法进行了性能比较。另外,通过从距离对准后的中段目标二维距离压缩脉冲中提取强散射点回波信号序列,借助时频分析手段进行微多普勒分析,从中估计出目标的微动信息参数。在微多普勒分析处理中提出短时傅里叶变换与伪Wigner-Ville分布最优窗长的确定算法,开发了基于最小熵多普勒谱的平动相位校正算法、采用基于Viterbi算法的瞬时多普勒频率提取技术。
　　一维距离像反映了目标沿雷达视线的散射点分布特征,是重要的目标识别特征。本文CLEAN算法从高分辨一维距离像提取目标散射点的分布信息,作为一维距离像的稀疏表示,该特征可以作为有效工具应用于距离像匹配识别以及目标径向尺寸与微动信息估计研究工作中。
　　文章最后对全文内容进行了总结,指出了需要进一步解决的问题。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图录

第一章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2弹道中段目标识别面临的挑战

1.3弹道导弹真假弹头识别技术研究现状和研究趋势

1.4论文的主要工作与内容安排

第二章 弹道中段目标的运动特性及其建模

2.1弹道导弹中段目标的运动状态分析

2.2弹道导弹中段目标轨道运动特性

2.3弹道导弹的微动特性

2.4关于弹头运动姿态角的推导

2.5弹头上点目标在空间坐标系中的位置表示

2.6本章小结

第三章 弹道中段目标的雷达特性及回波仿真

3.1目标电磁散射机理

3.2 RCS定义及推导

3.3物理光学法(PO)的推导

3.4目标电磁散射特性的仿真计算

3.5宽带回波理论

3.6 CST电磁计算软件的辅助使用

3.7窄带雷达回波特性及仿真

3.8本章小结

第四章 基于RCS序列的目标的运动特性提取

4.1常用周期估计方法

4.2自相关类函数及幅度差类函数性能比较

4.3循环自相关类函数周期估计算法

4.4本章小结

第五章 基于微多普勒分析的目标运动特性提取

5.1微多普勒信号处理手段概览

5.2微动的微多普勒推导

5.3常用时频分析方法STFT与WVD派生类

5.4基于微多普勒分析的目标运动特性提取

5.5瞬时多普勒频率的提取

5.6本章小结

第六章 基于高分辨一维距离像的弹头与诱饵识别

6.1 CLEAN算法基本理论

6.2基于Clean算法的一维距离像散射点提取

6.3本章小结

结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文