弹道中段目标极化特性和特征提取研究

论文摘要

极化特征是雷达目标识别领域的重要特征之一,在弹道中段目标特征提取和识别中具有巨大的应用潜力,本文对弹道中段目标的极化特性和特征提取问题分别进行了富有成效的研究。在对雷达目标宽窄带回波分析的基础上,本文系统深入地研究了弹道中段目标的极化特性、极化特征提取和优选等问题。具体研究内容包括极化特性分析、极化特征提取和优选两个方面:在弹道中段目标的极化特性分析方面,(1)针对弹道中段目标的动态全极化宽窄带雷达回波获取问题,分别对弹头的宏观运动特性和微观进动特性进行建模,建立了弹道中段目标的宽窄带雷达回波模型,给出了弹道中段目标动态全极化宽窄带雷达回波仿真方案,得到了典型战情下目标的宽窄带回波序列。(2)针对弹道中段目标的极化特性分析问题,采用时变、动态的观点重新审视其极化散射特性,利用时变极化散射矩阵分析了四类仿弹头目标的窄带极化相关特性和宽带极化相关特性。通过实验,对弹道中段目标极化特性的不同侧面分别进行了定性和定量的描述。在弹道中段目标的极化特征提取和优选方面,(1)利用真弹头和仿弹头诱饵的微运动特性差异对目标回波的调制作用,提出了一种基于时间熵特征H t /? t的弹道中段目标鉴别方法。仿真实验表明,在一定的信噪比下,该方法可有效、稳健的识别真弹头和仿弹头诱饵;(2)针对极化特征优选问题,预选了物理意义清晰的五个窄带极化不变量和四组宽带极化特征,利用仿真实验数据分析了各极化特征对不同弹道目标的可分性,并比较了窄带极化特征和宽带极化特征的可分性差异。通过实验,优选了宽窄带极化特征;(3)构建了基于极化特征的弹道中段目标识别仿真系统,利用优选的极化特征对不同弹道目标进行识别。实验结果表明,在先验信息给定的情况下,该系统可有效、稳健地识别不同弹道目标,验证了特征优选结果的正确性和有效性。本文的研究成果有助于提高弹道导弹攻防背景下导弹防御雷达的目标识别能力,对防御雷达目标识别系统构建提供一定的借鉴和参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 目标极化特性及特征提取技术研究现状
• 1.2.1 雷达目标极化特性描述和特征提取技术研究现状
• 1.2.2 雷达极化技术在弹道目标识别中的应用研究现状
• 1.3 论文主要工作和结构安排
• 第二章 弹道中段目标宽窄带极化散射特性
• 2.1 弹道中段目标宽窄带全极化回波建模与仿真
• 2.1.1 弹道中段目标的运动模型
• 2.1.2 弹道中段目标的电磁散射模型
• 2.1.3 弹道中段目标宽窄带全极化回波生成
• 2.2 弹道中段目标的窄带极化相关特性分析
• 2.2.1 随姿态角的窄带极化相关特性
• 2.2.2 随相关时间的窄带极化相关特性
• 2.3 弹道中段目标的宽带极化相关特性分析
• 2.3.1 随姿态角的宽带极化相关特性
• 2.3.2 随相关时间的宽带极化相关特性
• 2.4 小结
• 第三章 弹道中段目标宽窄带极化特征和优选
• 3.1 基于极化熵的弹道中段目标鉴别方法
• 3.1.1 弹头和诱饵的运动特性差异
• 3.1.2 基于动态回波序列的Ht / ? t 特征提取算法
• 3.1.3 仿真实验验证
• 3.2 弹道中段目标宽窄带极化特征可分性分析
• 3.2.1 弹道中段目标的窄带极化特征
• 3.2.2 弹道中段目标的宽带极化特征
• 3.2.3 特征可分性准则
• 3.2.4 弹道中段目标极化特征可分性分析
• 3.3 小结
• 第四章 基于极化特征的弹道中段目标识别仿真研究
• 4.1 弹道中段目标识别仿真系统总体设计
• 4.2 仿真系统的关键模型
• 4.2.1 极化特征提取模型
• 4.2.2 识别融合算法模型
• 4.3 仿真实现结果及其分析
• 4.3.1 仿真系统构成
• 4.3.2 典型战情设置
• 4.3.3 仿真结果分析
• 4.4 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果