弹道中段目标极化域特征提取与识别

论文摘要

雷达极化技术的进步和极化测量雷达的出现极大地提高了雷达系统的探测能力和目标识别能力,在防空、反导等领域日益发挥着越来越重要的作用。本论文以空间监视和弹道导弹防御为背景,面向宽带全极化测量雷达,着力研究运动雷达目标的极化散射特性测量、有源假目标的极化鉴别以及中段弹头识别等热点基础性问题,其研究成果主要体现在三个方面:第一个方面,针对分时极化测量和瞬时极化测量两种体制的雷达,分别提出了动目标极化散射特性的分时极化测量方法和基于双频矢量脉冲信号的瞬时极化测量方法,并详细分析了这两种动目标极化测量方法的性能,在一定的信噪比条件下,动目标极化散射矩阵测量精度高。该方法纠正了经典文献中关于分时极化雷达和双频矢量脉冲难以测量动目标极化散射矩阵这一观点。另外,本文以线状目标为例,用相位畸变理论定量研究分析了目标全极化信息对角闪烁抑制的贡献。第二个方面,深入研究分析了单极化和具有极化捷变能力的转发式干扰机在不同极化测量体制雷达下形成的有源假目标的极化散射特性。研究结果表明,在相同的干扰样式下,转发式干扰机在分时极化测量雷达和瞬时极化测量雷达下形成的有源假目标具有不同的性质。在详细分析有源假目标极化散射特性的基础上,针对两种不同体制的极化测量雷达系统,分别提出了窄带、宽带条件下单极化有源假目标和极化捷变有源假目标的极化域鉴别方法,这些方法能够以较高的概率鉴别有源干扰机形成的有源假目标。特别地,针对对抗条件下极化雷达无法准确测量目标散射矩阵的情况,提出了一种基于不完整极化测量的目标识别方法。第三个方面,探索性地研究分析了中段旋转对称弹头的微运动特性和极化散射特性,提取了稳健的弹头散射参数,在此基础上提出了一种基于极化时变特性的中段弹头的章动频率、章动角等微运动特征提取方法。在提取微运动特征的基础上,提出了一种基于微运动特性的中段弹头ISAR成像方法,与大多数文献上提出的基于轨道运动的ISAR成像方法相比,大大降低了成像所需的相干积累时间,且实用性强。本论文的研究成果希望能够在空间监视和反导防御雷达系统的目标探测、成像识别以及弹道导弹攻防能力评估等方面提供有益的借鉴和参考。作为一种共性的技术,本文提出的有源假目标极化鉴别方法和动目标极化散射特性测量方法也可以应用于防空雷达等战场感知和雷达攻防对抗中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 雷达极化技术的发展
• 1.2.1 目标极化特性测量技术
• 1.2.2 极化滤波和抗干扰技术
• 1.2.3 极化域特征提取与识别技术
• 1.3 弹道导弹目标特征提取与识别的发展
• 1.3.1 弹道导弹目标窄带雷达特征提取与识别技术
• 1.3.2 弹道导弹目标宽带雷达特征提取与识别技术
• 1.3.3 目标的微运动特性及其在弹道导弹目标识别中的应用
• 1.3.4 雷达极化技术在弹道导弹防御中的应用
• 1.4 论文的主要工作和结构安排
• 第二章 动目标极化特性测量与极化域角闪烁抑制技术
• 2.1 引言
• 2.2 动目标散射矩阵的分时极化测量技术研究
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 雷达接收信号模型
• 2.2.3 散射矩阵估计方法
• 2.2.4 散射矩阵估计精度分析
• 2.2.5 极化捷变对散射矩阵测量精度的改善
• 2.2.6 本节小结
• 2.3 动目标散射矩阵的瞬时极化测量技术研究
• 2.3.1 雷达目标散射特性与频率的关系
• 2.3.2 瞬时极化测量雷达目标回波模型
• 2.3.3 雷达目标的散射矩阵估计算法
• 2.3.4 散射矩阵估计性能分析
• 2.3.5 极化优化对散射矩阵测量精度的改善
• 2.3.6 本节小结
• 2.4 极化测量雷达的角闪烁抑制方法
• 2.4.1 引言
• 2.4.2 半波振子对目标模型
• 2.4.3 半波振子对的极化角闪烁特性
• 2.4.4 极化测量雷达角闪烁抑制方法及其性能分析
• 2.4.5 本节小结
• 2.5 本章小结
• 第三章 分时极化测量雷达的有源假目标鉴别技术
• 3.1 引言
• 3.2 随机调制单极化有源假目标的极化鉴别研究
• 3.2.1 随机调制单极化窄带有源假目标的极化特性
• 3.2.2 典型雷达目标的极化散射矩阵
• 3.2.3 鉴别特征量的提取和目标鉴别实验
• 3.2.4 本节小结
• 3.3 宽带有源假目标的极化域鉴别技术研究
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 高分辨假目标生成方法
• 3.3.3 单极化宽带有源假目标的极化特性
• 3.3.4 单极化宽带有源假目标的鉴别算法和仿真实验
• 3.3.5 本节结论
• 3.4 弹道导弹防御中的伪全极化有源假目标极化鉴别
• 3.4.1 引言
• 3.4.2 伪全极化干扰生成的假目标的散射矩阵
• 3.4.3 伪全极化有源干扰生成的假目标极化鉴别方法
• 3.4.4 伪全极化有源干扰假目标的特点和极化鉴别试验
• 3.4.5 本节小结
• 3.5 本章小结
• 第四章 干扰背景下瞬时极化测量雷达的目标识别技术
• 4.1 引言
• 4.2 瞬时极化测量雷达的基本原理
• 4.3 有源假目标在瞬时极化测量雷达下的极化特性和极化鉴别
• 4.4 基于不完整极化的目标识别方法
• 4.4.1 引言
• 4.4.2 干扰背景下极化雷达测得的一维距离像
• 4.4.3 基于不完整极化的目标识别
• 4.4.4 本节小结
• 4.5 本章小结
• 第五章 中段弹头的微运动特征提取和基于微运动的ISAR 成像技术
• 5.1 引言
• 5.2 中段弹头的微运动特性
• 5.2.1 弹头章动特性建模
• 5.2.2 弹头对称轴与雷达视线的夹角θ（t ） 的时变特性
• 5.2.3 φ （t ） 的时变特性
• 5.3 微多普勒分析技术在弹头微运动特征提取中的应用和适用范围
• 5.3.1 引言
• 5.3.2 窄带雷达对中段弹头的微多普勒分辨力分析
• 5.3.3 宽带雷达对中段弹头的微多普勒分辨力分析
• 5.3.4 本节小结
• 5.4 旋转对称弹头的散射特性
• 5.5 基于极化时变特性的微运动特征提取技术
• 5.5.1 基于极化时变特性的章动频率提取技术
• 5.5.2 章动角γ和章动轴与雷达视线夹角Θ的获取方法
• 5.5.3 本节小结
• 5.6 基于微运动特性的中段弹头ISAR 成像技术
• 5.6.1 基于微运动特性的中段弹头ISAR 成像条件
• 5.6.2 进行ISAR 成像时一维像的选取
• 5.6.3 基于微运动特性的弹头ISAR 成像仿真试验
• 5.6.4 本节小结
• 5.7 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 论文主要工作和创新点
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间撰写和发表的学术论文