[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

本發明公開了一種提高微動錐體目標時頻分辨率的時頻分析方法。該方法為：首先建立彈道導彈目標幾何模型，然后對目標發射單一頻率脈沖，接收目標的回波，通過對目標回波做時頻分析得到目標的時頻分布圖，從而可以估計微動的錐體目標的幾何外形參數和微動參數，這對于目標識別具有很大的意義。為了獲得目標的時頻分布圖，需要對目標的回波信號應用時頻變換方法進行時頻分析，時頻變換方法的好壞就決定了時頻分布圖時頻分辨率的高低，這直接影響后續參數估計的精度。本發明引入同步壓縮小波變換SWT(Synchrosqueezing Wavelet Transform,SWT)對微動目標回波進行時頻分析，與其他時頻變換方法對比具有較高的時頻分辨率。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，具體是一種提高錐體彈頭目標時頻分辨率的時頻分析方法。

背景技術

彈道導彈在空中高速飛行時，自旋運動保持了其姿態的穩定性，橫向的干擾會使自旋運動轉化為進動的形式，其中自旋是指彈道導彈繞自身對稱軸的旋轉運動，進動是指彈道導彈在自旋的同時繞錐旋軸的旋轉。

空間目標識別是彈道導彈防御系統中至關重要的環節。中段飛行是彈道導彈飛行過程中歷時最長的，且所處的空間環境相對簡單，此時的目標表現為目標在平動的同時還繞質心小幅轉動。進動可以反映出更多的目標特征，如目標尺寸大小和質量分布等，這些特征對于真假目標識別是十分重要的，因此利用進動進行的目標參數估計得到了越來越多的研究。

當目標進動時，被其反射的雷達回波會受到調制，這種調制體現在兩個方面：微距調制與微多普勒頻率調制。微距調制主要是針對寬帶雷達提出的，表現為目標散射中心位置在回波一維距離像序列上周期性變化。微距調制是目標散射中心相對雷達距離發生變化引起的，可以用來對目標尺寸和進動參數進行估計，現有方法也大多是利用一維距離像序列進行參數估計的。而微多普勒頻率調制主要是針對窄帶雷達提出的，表現為目標散射中心速度相對雷達的變化。相對于微距變化，微多普勒頻率的優勢在于其對雷達帶寬要求低，且由于電磁波波長短，因此頻率變化幅度更大，更容易被提取利用。但是，該兩類方法均無法消除質心高度參量對彈道導彈結構參數估計的影響，導致彈道導彈目標估計的誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種錐體彈頭目標回波時頻分析的方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種提高錐體彈頭目標時頻分辨率的時頻分析方法，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。

進一步地，步驟1所述的建立彈道導彈目標幾何模型，具體如下：

步驟1.1、彈道導彈目標回波的錐頂瞬時微多普勒理論曲線為：

彈道導彈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，cos β(t)＝cosγ cos θ-sin γ sin θ sin(ωt)；

步驟三所描述的同步壓縮小波變換，具體如下：

假設一個單一諧波信號S(t)＝A cos(ωt)的連續小波變化為：