[發明專利]基于恒包絡chirp信號模型的標量脫靶量快速測量方法

無效

• 申請號: 201010281654.8
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN101957158A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 鄧兵;董云龍;張韞;蘇峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: F41J5/00
• 分類號: F41J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及雷達領域，具體涉及一種基于無線電技術的靶標坐標系標量脫靶量快速測量方法。?

背景技術

脫靶量測量是指對射擊武器或制導武器遭遇段運動參數的測量，它是評估武器精度、分析武器系統誤差因素必不可少的手段。脫靶量測量包括標量脫靶量測量和矢量脫靶量測量。標量脫靶量測量是指測量遭遇過程中彈與靶的相對最小距離，而矢量脫靶量測量不僅要獲得標量脫靶量，而且還要測得彈與靶遭遇過程中的相對運動軌跡和相對速度矢量。?

從基本體制上來分，脫靶量測量可分為地面坐標系和靶標坐標系測量。前者以地面坐標為基準，同時測量出靶標與被測目標在地面坐標系中的位置與運動參數，而后換算成脫靶量。由于是以地面坐標系為準，測量誤差與靶標和被測目標二者相對于地面測量設備的位置有關。當它們之間的距離較大時，一般測量誤差較大，為提高精度，將使設備大為復雜化。而后者是將測量設備置于靶標上，因而測量精度只與被測目標和靶標的相對位置有關，而與二者至地面站的距離無關，故一般易于得到較高的測量精度，設備較為簡單。?

從基本原理上來看，脫靶量測量可以借助無線電波、光波、聲波等能量形式作為獲取信息的媒介。目前，借助無線電波作為信息獲取的媒介是脫靶量測量應用最廣泛的技術手段。其中基于靶標坐標系的無線電測量方法因其技術難度小，設備簡單，且可獲得高的測量精度，而成為了國內外重點發展的脫靶量測量技術。?

基于無線電技術的靶標坐標系標量脫靶量測量方法主要有窄脈沖測量法和多普勒測量法。窄脈沖測量的原理是沖擊雷達發射極窄的射頻脈沖，然后確定被測目標反射回波所在的距離波門隨時間的變化，并根據最近的距離波門直接讀出標量脫靶量或根據距離波門時間序列經最小二乘擬合后得出標量脫靶量更準確的結果。這種測量方法的優點在于對被測目標與靶標的相對運動特性無限定，可用于高機動目標的測量。其缺點是在低空或地面、海面工作時，易受雜波等影響，且難以實現大脫靶量測量。多普勒測量方法的基本原理是依據彈靶交會過程中回波信號多普勒頻率隨時間變化的規律取決于被測目標與靶標的相對運動速度、相?對運動加速度、標量脫靶量和脫靶時刻。也就是說，如果能夠測出交會過程中被測目標回波的多普勒頻率隨時間的實際變化曲線，然后基于選定的多普勒頻率曲線模型通過最優化方法進行最優擬合，就能估計出被測目標相對于靶標的標量運動速度、脫靶距離等標量脫靶量參數。這種測量方法的優點在于易克服低空或地面、海面工作時雜波等的影響，以及可實現大脫靶量測量。其缺點是需要對彈靶相對運動規律作某種假設(例如：勻速直線運動)，不利于高機動目標測量。?

根據多普勒測量方法的原理，可以知道多普勒頻率的測量是其中的關鍵環節。當前所使用的測頻方法都是建立在恒包絡恒頻的假設前提下，然后采用基于快速Fourier變換(FFT)的譜分析或超分辨的現代譜分析等方法來進行頻率測量。前者簡寫為FFT-MDM，其實時性較好。基于恒包絡恒頻的做法是對接收信號作分段處理，假定其在每小段內近似為恒頻恒包絡的諧波信號，對每小段信號作限帶降噪后再來估計瞬時頻率，得出相應的多普勒頻率變化曲線。?

FFT-MDM能夠有效降低計算復雜度，滿足脫靶量測量系統的實時性要求。但是，由于利用FFT的常規譜分析算法受到瑞利限的限制，因此希望分段的長度比較長，以提高頻域分辨率。而脫靶量測量中由于多普勒頻率的快速變化而對回波信號的分段通常較短。這就造成了利用恒包絡恒頻的假設來估計信號頻率在脫靶點附近，尤其是在小脫靶量的情況下，會引起較大的測頻誤差。?

目前現代參數化譜估計算法已被應用于脫靶量的測量中，由于其具有超分辨能力，在信號分段長度較小時仍能較準確地估計出多普勒頻率。但是由于參數化譜估計往往都要用到矩陣的奇異值分解，計算量較大，因此，使用該算法的脫靶量測量必須通過相當一段時間的后臺處理。所以，只有在對實時性沒有要求的應用場合才適合采用該算法。?

在勻速直線運動模型下，被測目標反射回波所產生的多普勒頻率為?