基于HRRP和微多普勒的弹道导弹特征参数提取

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弹道导弹目标的特征提取在弹头识别中具有重要意义，其中进动周期与进动角的提取在区分弹头和重诱饵时扮演重要角色。本文从一维距离像序列的周期性、弹头径向长度以及微动特征等方面出发，对进动特征参数的提取展开深入研究。主要的研究内容与成果如下：
　　（1）建立了弹道导弹雷达回波的时域和频域模型，分析了回波中的多普勒特征。研究了弹头的一维距离像和径向长度提取的问题。仿真验证了一维距离像的提取、运动产生频移的补偿效果以及不同信噪比和不同带宽下径向长度的提取。
　　（2）研究了基于 HRRP最大互相关函数频偏校正的进动周期提取方法。考虑到高速平动和进动对一维距离像的影响，建立了弹头飞行中段的进动模型；对一维距离像最大互相关函数进行FFT变换，并对变换后的结果进行近似正弦波的频偏校正处理，提取进动周期；利用频率阈值校正非频率分辨率整数倍进动频率，提高了进动周期的提取精度。仿真验证了不同进动周期、不同观测时长以及不同信噪比对进动周期提取精度的影响，与传统方法进行比较，该方法提取精度和抗噪性能得到提高。
　　（3）提出了基于径向长度代价函数优化的弹道导弹特征参数提取方法。建立了进动模型和径向长度模型，考虑了高速平动和进动对径向长度的影响，给出了径向长度的代价函数，并将频偏校正方法中提取出的进动周期作为初始值，将文中提取的各姿态角下的径向长度作为训练集；采用梯度下降法不断更新特征参数，最终估计出进动角、进动周期、锥体高度、底面半径、方位角和俯仰角等参数值。通过仿真分析，与现有的提取特征参数的方法相比，该方法对进动周期的提取精度提高了一个数量级以上。
　　（4）针对弹道导弹弹头的微多普勒特征提取问题，提出了使用时频谱图提取进动周期的方法。建立了弹头的振动、摆动、旋转以及进动微多普勒模型，分析了各种运动形式下的微多普勒特征；通过短时傅里叶变换和魏格纳威尔变换，得到时频谱图；对时频谱图进行重排，再提取峰值分布值，得到一维时频曲线，并进行自相关和幅度差处理，提取进动周期。仿真了不同观测时长和多个载频下的不同信噪比对微动周期提取精度的影响，与文献中其它方法进行比较，该方法在不同观测时长以及低信噪比时提取精度更高。

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作者
孙善丽;
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作者单位

南京航空航天大学;

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授予单位南京航空航天大学;
学科信号与信息处理
授予学位硕士
导师姓名夏伟杰,周建江;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类数据、图像处理及录取;
关键词
弹道导弹雷达; 高分辨距离像; 微多普勒; 特征参数提取;
入库时间 2022-08-17 10:52:34

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