[發明專利]提高微動錐體目標時頻分辨率的時頻分析方法

在審

• 申請號: 202010368491.0
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111781589A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 陳如山;丁大志;樊振宏;何姿;李猛猛;張杰;張曉杰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S13/50
• 分類號: G01S13/50
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

1.一種提高微動錐體目標時頻分辨率的時頻分析方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1、建立錐體彈道導彈彈頭目標幾何模型，

步驟2、對彈道導彈目標發射持續時間t的單一頻率脈沖，接收該段時間t內彈道導彈目標的回波；

步驟3、對接收到的回波進行同步壓縮小波時頻變換，得到彈道導彈目標回波的時頻圖；

步驟4、根據時頻圖提取目標的瞬時微多普勒頻率曲線；

步驟5、根據提取出的目標瞬時微多普勒頻率曲線估計錐體目標參數。

2.根據權利要求1所述的提高微動錐體目標時頻分辨率的時頻分析方法，其特征在于，步驟1中所述建立彈道導彈目標幾何模型，具體如下：

彈道導彈錐體彈頭目標回波的錐頂瞬時微多普勒理論曲線為：

彈道導彈錐體彈頭目標回波的錐頂瞬時微多普勒理論曲線為：

其中，t為時間，λ為當前頻率下的波長，ω為進動頻率，H為彈道導彈目標的高度，h為彈道導彈目標的質心高度，γ為雷達視線角，θ為進動角，r為彈道導彈的半徑，β為姿態角，cosβ(t)＝cosγcosθ-sinγsinθsin(ωt)。

3.根據權利要求1所述的提高微動錐體目標時頻分辨率的時頻分析方法，其特征在于，步驟3所述同步壓縮小波變換：具體如下：

假設一個單一諧波信號S(t)＝Acos(ωt)的連續小波變化為：

其中，a,b分別為尺度因子和平移因子，是的共軛，ψ(t)稱為母小波函數；根據Plancherel定理，上式可以在頻域表示為：

其中，為S(t)的傅里葉變換，在這里即：

代入上式得到：

對任意的(a,b)，W_s(a,b)≠0計算信號S(t)的瞬時頻率ω_s(a,b)，即對時間求導：

將(a,b)映射到(ω_s(a,b),b)，即將連續小波變換從時間-尺度平面映射到了時間-頻率平面上。離散同步壓縮小波變換中，將a,b,ω進行離散，當頻率ω和尺度a是離散變量時，小波系數W_s(a,b)僅在點a_k處進行計算，通過擠壓時間-頻率域上中心頻率ω_l的附近區間[ω_l-0.5*Δω,ω_l+0.5*Δω]的小波系數W_s(a,b)，其中a_k-a_k-1＝Δa,ω_k-ω_k1＝Δω，得到：

上式即為離散同步壓縮小波變換，而連續同步壓縮小波變換寫為：

其中，令當(a,b)∈Z_k時：

SWT變換通過求取對時間的偏導，即可得到各個尺度對應的頻率。

4.根據權利要求1所述的提高微動錐體目標時頻分辨率的時頻分析方法，其特征在于，步驟5所述錐體目標參數估計方法：具體如下：

當錐底瞬時微多普勒理論曲線隨時間變化T/2后，錐底瞬時微多普勒理論曲線為：

其中，T為進動周期；將f₂(t)和相加得到目標函數g(t)：

其中：

cosβ(t)＝cosγcosθ-sinγsinθsin(ωt)

對目標曲線和目標函數進行最小二乘，得到彈道導彈目標的半徑和進動角，公式：

其中：

G(t)＝f₂(t₁)+f₂(t₂)

式中，G(t)為目標曲線，f₂(t₁)表示錐底瞬時微多普勒曲線一個周期內的前半個周期，f₂(t₂)表示錐底瞬時微多普勒曲線一個周期內的后半個周期；為所要估計的進動角，為所要估計的彈道導彈半徑，g(t|θ,r)為目標函數，其中的θ和r為所要搜索的參數。利用錐頂瞬時微多普勒曲線和錐底瞬時微多普勒曲線的極大值，得到彈道導彈目標的高度和質心高度，公式如下：

其中，λ為當前頻率下的波長，ω為進動頻率，H為彈道導彈目標的高度，h為彈道導彈目標的質心高度，γ為雷達視線角，θ為進動角，r為彈道導彈的半徑，f₂(t)_max為錐底瞬時微多普勒曲線的極大值，f₁(t)_max為錐頂瞬時微多普勒曲線的極大值。