弹道中段雷达目标散射的建模与分析

admin · 发表于昨天 15:59

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运动特征是弹道目标识别所依据的主要特征之一，弹道目标的RCS序列、微多普勒特征和高分辨雷达像都可以用于提取运动信息，可以得到目标的飞行姿态、轨道特征、速度与加速度特征以及微动特征，与数据库相结合，可以识别真假目标。本论文的研究来源于973国家安全重大基础研究项目，着重研究具有进动和翻滚等非匀速运动的弹道中段目标（弹头和诱饵）的雷达散射仿真及其运动特征提取技术。论文首先围绕雷达散射截面（RCS）的基本概念，分析了如何利用物理光学法计算基于非均匀有理B样条（NURBS）曲面模型的RCS。然后提出了一种将中段目标的弹道运动及其姿态运动建模和目标RCS预估相结合的目标动态RCS的仿真方法，研究基于目标窄带RCS时间序列的弹道中段目标运动特征提取题目。最后围绕一维散射中心的概念，探讨了弹道中段目标的散射中心的距离向分辨的实现和基于散射中心的投影距离的时间序列的弹道中段目标运动特征提取题目。主要工作和成果如下： (1) 提出一种NURBS多项式展开方法，应用这种方法可在NURBS曲面的参数域内直接进行包括物理光学积分在内的数值计算。将本文所提NURBS多项式展开方法分别应用于求解物理光学积分式的驻相法、Ludwig方法、二次相位近似解析法中。 (2) 提出了窄带RCS时间序列周期估计的新方法。与传统的自相关函数法和平均幅度差函数方法相比，该方法通过合成自相关能量函数和幅度差能量函数，能够显著提高RCS周期估计性能； (3) 提出了一种从进动锥体目标的RCS时间序列中估计目标的章动角的方法。本文先提出了一种锥体目标的物理光学RCS的高精度近似式，以此为基础构造最小二乘目标函数，并应用粒子群优化算法从进动锥体目标的RCS时间序列中获得章动角的最小二乘估计。 (4) 基于特征系统实现算法提出一种估计目标一维散射中心的相对位置和强度等特征的新方法。基于描述雷达目标散射中心的几何绕射理论（GTD）模型，本文提出一种利用特征系统实现算法估计目标散射中心模型参数的方法，与传统的状态空间参数估计方法相比，该方法具有计算简单的优点； (5) 提出一种从进动锥体目标的一维散射中心的距离的时间序列中估计目标的章动角等特征参数的方法。该方法以进动锥体目标的散射中心投影距离的时变表达式为基础构造最小二乘目标函数，并应用粒子群优化算法从进动锥体目标的一维散射中心的距离的时间序列中获得章动角等特征参数的最小二乘估计。

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