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        基于三角函數(shù)擬合的RCS序列進(jìn)動(dòng)周期估計(jì)

        2014-05-31 06:49:16張仕元
        電子與信息學(xué)報(bào) 2014年6期
        關(guān)鍵詞:進(jìn)動(dòng)錐體方根

        張仕元

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        基于三角函數(shù)擬合的RCS序列進(jìn)動(dòng)周期估計(jì)

        張仕元*

        (南京電子技術(shù)研究所 南京 210039)

        利用雷達(dá)反射截面(RCS)序列估計(jì)進(jìn)動(dòng)周期為彈道目標(biāo)特征提取和識(shí)別的重要途徑。彈道目標(biāo)在進(jìn)動(dòng)時(shí),回波RCS序列為非平穩(wěn)的周期序列,常規(guī)Fourier變換方法和周期間相關(guān)類方法需要較長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間和較高數(shù)據(jù)率才能有效地估計(jì)RCS的周期,這對(duì)于有限的雷達(dá)資源來(lái)說(shuō)是不可接受的。該文提出一種新的估計(jì)彈道目標(biāo)RCS序列周期的方法,該方法先利用特定頻率附近的三角函數(shù)來(lái)擬合RCS序列,再求得使擬合誤差最小的頻率,即為RCS序列的進(jìn)動(dòng)頻率。相比于常規(guī)方法,該文方法具有所需資源少,估計(jì)精度高的特點(diǎn)。RCS計(jì)算數(shù)據(jù)的仿真結(jié)果證明了該文方法的有效性。

        彈道導(dǎo)彈目標(biāo);雷達(dá)反射截面序列;進(jìn)動(dòng)周期;三角函數(shù)擬合

        1 引言

        2 錐體目標(biāo)RCS的周期特性

        2.1 錐體目標(biāo)進(jìn)動(dòng)姿態(tài)角變化

        彈頭與母艙分離過(guò)程中,彈頭會(huì)受到?jīng)_擊力矩的作用,力矩消失后彈頭在自旋的同時(shí)極軸在平衡位置作圓錐運(yùn)動(dòng),稱為進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)彈頭目標(biāo)在中段飛行過(guò)程中的一個(gè)主要特征,可用進(jìn)動(dòng)角和進(jìn)動(dòng)頻率來(lái)描述。

        圖1 錐體進(jìn)動(dòng)示意圖

        雷達(dá)視線與目標(biāo)軸線夾角(即姿態(tài)角)的方向余弦為

        故姿態(tài)角隨時(shí)間變化公式為

        2.2 錐體目標(biāo)RCS的周期性

        由式(4)可知,姿態(tài)角的周期與彈頭的進(jìn)動(dòng)周期一致。當(dāng)雷達(dá)位置固定時(shí),中段自旋穩(wěn)定目標(biāo)姿態(tài)角的變化主要由3部分引起,即自旋、進(jìn)動(dòng)和平動(dòng)。對(duì)于錐體類完全體對(duì)稱目標(biāo),雷達(dá)和目標(biāo)相對(duì)姿態(tài)角主要由進(jìn)動(dòng)和平動(dòng)引起。平動(dòng)引起的姿態(tài)變化是一種慢變化,而進(jìn)動(dòng)引起的姿態(tài)變化是一種快變化,因此目標(biāo)總的姿態(tài)變化可視為在慢變化上迭加上了快變化,其中快變化與進(jìn)動(dòng)具有一致的周期性。由目標(biāo)的散射特性[15,16]可知,目標(biāo)的雷達(dá)姿態(tài)角變化是引起RCS起伏的最主要原因,當(dāng)姿態(tài)角呈現(xiàn)周期性時(shí),相應(yīng)的RCS也會(huì)呈現(xiàn)周期性變化。采用電磁計(jì)算軟件對(duì)錐體目標(biāo)進(jìn)行電磁計(jì)算,得到具有進(jìn)動(dòng)特性目標(biāo)的RCS曲線如圖2所示,其中目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)周期設(shè)為1 Hz。

        由圖2可知,進(jìn)動(dòng)目標(biāo)的RCS呈現(xiàn)明顯的周期特性,同時(shí)受多種因素的影響,RCS曲線表現(xiàn)出非平穩(wěn)性。在低信噪比條件下,RCS測(cè)量存在一定的誤差,這些都使得RCS的周期估計(jì)變得十分困難。因此,尋找一種穩(wěn)健的RCS周期估計(jì)方法變得十分重要。

        3 基于三角函數(shù)擬合的RCS序列周期估計(jì)

        現(xiàn)有提取RCS序列周期的方法有傅里葉變換法和自相關(guān)函數(shù)法、幅度差函數(shù)法、幅度差結(jié)合自相關(guān)函數(shù)法的周期相關(guān)類方法,以及循環(huán)周期相關(guān)類方法。傅里葉變換法是對(duì)信號(hào)的整體分析,要求信號(hào)是平穩(wěn)的,且估計(jì)精度受限于信號(hào)時(shí)寬。周期相關(guān)法本質(zhì)上是利用信號(hào)的周期間的相關(guān)性,故對(duì)觀測(cè)時(shí)間要求較高,一般要有兩倍進(jìn)動(dòng)周期以上的觀測(cè)時(shí)間,且當(dāng)實(shí)際進(jìn)動(dòng)周期較大時(shí),周期相關(guān)類方法的尾樣點(diǎn)值由于求和項(xiàng)的減少而使周期估計(jì)失效;而循環(huán)周期相關(guān)類方法雖然可以避免求和項(xiàng)減少而使周期估計(jì)失效,但對(duì)RCS采樣序列的循環(huán)平穩(wěn)性要求更高,這在實(shí)際上是不太可能的。故需要尋求RCS周期估計(jì)的新方法。

        對(duì)應(yīng)的頻率為

        即為RCS序列的進(jìn)動(dòng)頻率。式中

        4 仿真實(shí)驗(yàn)

        仿真實(shí)驗(yàn)以某外軍導(dǎo)彈為仿真模型,模擬彈頭在中段飛行過(guò)程中,雷達(dá)所觀測(cè)到的RCS序列。雷達(dá)工作頻段為X波段,位置布置在彈頭落點(diǎn)附近。RCS數(shù)據(jù)為電磁計(jì)算軟件,彈頭為長(zhǎng)度為1.875 m的均勻光滑軸對(duì)稱平底錐體,模型尺寸如圖3所示。

        圖4為觀測(cè)時(shí)間為4 s,數(shù)據(jù)率為20 Hz,信噪比為20 dB時(shí),實(shí)際進(jìn)動(dòng)頻率為1.25 Hz 的去直流RCS序列(圖中實(shí)線),以及采用本文三角函數(shù)擬合法所得的擬合曲線(圖中點(diǎn)劃線)。由圖4可知,RCS序列的周期性在噪聲的影響下已不明顯,非平穩(wěn)性加強(qiáng)。圖5所示為針對(duì)圖4中的RCS序列,應(yīng)用本文方法所得的擬合誤差曲線,由圖可知,擬合誤差最小的頻率點(diǎn)為1.22 Hz,即本文方法估計(jì)的RCS序列進(jìn)動(dòng)頻率為1.22 Hz。由圖4和圖5可知,三角函數(shù)擬合法的分?jǐn)?shù)頻率分量的引入,在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)可以適應(yīng)這種不平穩(wěn)性。圖6和圖7示出了在同樣條件下,分別采用Fourier變換法和循環(huán)幅度差加權(quán)自相關(guān)函數(shù)法的幅度分布。由圖6可知Fourier變換幅度分布的峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的頻率為5 Hz,即Fourier變換法不能適應(yīng)RCS序列的不平穩(wěn)性而使估計(jì)誤差加大。圖7中循環(huán)幅度差加權(quán)自相關(guān)函數(shù)的峰值出現(xiàn)在時(shí)延為1.6 s的位置,對(duì)應(yīng)的頻率為0.625 Hz,即循環(huán)幅度差加權(quán)自相關(guān)函數(shù)法估計(jì)的進(jìn)動(dòng)頻率為0.625 Hz。由圖7還可知,循環(huán)幅度差加權(quán)自相關(guān)函數(shù)法的分頻和倍頻現(xiàn)象比較明顯。對(duì)比圖5,圖6和圖7可知,本文方法的估計(jì)結(jié)果較準(zhǔn)確。

        圖8示出了在觀測(cè)時(shí)間為4 s,信噪比為20 dB,數(shù)據(jù)率為20 Hz時(shí),針對(duì)不同進(jìn)動(dòng)頻率的RCS序列,本文方法經(jīng)過(guò)400次蒙特卡羅實(shí)驗(yàn)所得進(jìn)動(dòng)頻率均方根誤差。為了對(duì)比,也示出了Fourier變換和幅度差加權(quán)自相關(guān)函數(shù)的進(jìn)動(dòng)頻率估計(jì)的均方根誤差。由圖可知,本文方法的估計(jì)誤差最小,周期相關(guān)類方法只在部分頻點(diǎn)與三角函數(shù)擬合法相當(dāng),大部分頻點(diǎn)的估計(jì)誤差為本文方法的2倍多,而Fourier變換法的估計(jì)誤差最大。

        圖9所示為為觀測(cè)時(shí)間為4 s,數(shù)據(jù)率為20 Hz時(shí),不同信噪比時(shí),3種方法針對(duì)不同進(jìn)動(dòng)頻率的平均均方根誤差曲線。由圖可知,隨著信噪比的提高,3種方法的平均均方根估計(jì)誤差都降低,信噪比達(dá)30 dB以后,3種方法的平均均方根誤差改善都不大。由圖還可知,本文方法的平均均方根誤差最小,在信噪比為25 dB時(shí)平均估計(jì)均方根誤差小于0.13 Hz,可滿足工程應(yīng)用的需要。

        圖10所示為觀測(cè)時(shí)間為4 s,信噪比為25 dB時(shí),針對(duì)不同的數(shù)據(jù)率,3種方法的平均進(jìn)動(dòng)頻率估計(jì)均方根誤差。由圖可知,隨著數(shù)據(jù)率的提高,3種方法的估計(jì)精度都提高,數(shù)據(jù)率為30 Hz以后,估計(jì)精度改善已不明顯。其中,本文方法的平均均方根誤差最小,在數(shù)據(jù)率為20 Hz時(shí),平均均方根誤差為0.128 Hz,數(shù)據(jù)率為25 Hz時(shí),平均估計(jì)均方根誤差為0.086 Hz。

        圖2 錐體進(jìn)動(dòng)的RCS曲線

        圖3 某彈頭模型結(jié)構(gòu)示意圖

        圖4 進(jìn)動(dòng)周期為1.25 Hz的RCS序列與三角函數(shù)擬合序列對(duì)比

        圖5 三角函數(shù)擬合法對(duì)進(jìn)動(dòng)頻率為1.25 Hz的RCS序列不同頻率點(diǎn)的擬合誤差

        圖6 進(jìn)動(dòng)頻率為1.25 Hz的RCS序列去直流后的Fourier變換幅度

        圖7 進(jìn)動(dòng)頻率為1.25 Hz的RCS序列的循環(huán)幅度差加權(quán)自相關(guān)函數(shù)

        圖8 不同進(jìn)動(dòng)頻率時(shí)本文方法、Fourier變換法和滑窗相關(guān)類方法的估計(jì)均方根誤差        

        圖9 不同信噪比時(shí)本文方法、Fourier變換法和滑窗相關(guān)類方法的平均均方根誤差

        圖10 不同數(shù)據(jù)率時(shí)本文方法、Fourier變換法和滑窗相關(guān)類方法的平均均方根誤差

        綜合圖9和圖10可知,在相同的數(shù)據(jù)率或相同的信噪比條件下,本方方法的估計(jì)精度都高于Fourier變換方法和周期間相關(guān)類方法。在數(shù)據(jù)率為20 Hz,信噪比達(dá)25 dB以上時(shí),平均估計(jì)誤差低于0.13 Hz,能滿足工程應(yīng)用的需要。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        本文提出了一種估計(jì)RCS序列周期的新方法。該方法用某個(gè)頻率點(diǎn)附近的三角函數(shù)來(lái)擬合RCS序列,使得擬合誤差最小的頻率就是RCS序列的頻率。仿真實(shí)驗(yàn)表明,本文方法在較短的觀測(cè)時(shí)間(4 s)和較小的數(shù)據(jù)率(20 Hz左右),信噪比達(dá)25 dB以上時(shí),可獲得較好的估計(jì)精度,從而為反導(dǎo)目標(biāo)識(shí)別提供了一個(gè)有意義的思路。

        [1] Chen V C, Li F Y, and Ho S S. Micro-doppler effect in radar-phenomenon, model and simulation study[J]., 2006, 42(1): 2-21.

        [2] 鄭建成, 王黨衛(wèi), 馬曉巖, 等. 基于自旋運(yùn)動(dòng)的高速?gòu)楊^成像方法[J]. 雷達(dá)學(xué)報(bào), 2013, 2(3): 300-308.

        Zheng Jian-cheng, Wang Dang-wei, Ma Xiao-yan,.. Study on spin-based imaging of high-speed warhead[J]., 2013, 2(3): 300-308.

        [3] Liu Yong-xiang, Li Xiang, Zhuang Zhao-wen,.. Estimation of micro-motion parameters based on micro- doppler[J]., 2010, 4(3): 213-217.

        [4] Cai Cheng-jie, Liu Wei-xian, and Fu J S. Radar micro-doppler signature analysis with HHT[J]., 2010, 46(2): 930-938.

        [5] 雷騰, 劉進(jìn)忙, 李松, 等. 彈道目標(biāo)進(jìn)動(dòng)周期特征提取新方法[J]. 計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用, 2013, 49(1): 265-270.

        Lei Teng, Liu Jin-mang, Li Song,.. Novel micro-doppler signature extraction method of ballistic midcourse target[J]., 2013, 49(1): 265-270.

        [6] He Si-san, Zhou Jian-xiong, Zhao Hong-zhou,.. Estimating the procession angle of ballistic targets in midcourse based on HRRP Sequence[C]. IEEE Radar Conference, Rome, Italy, 2008: 1-4.

        [7] 畢莉, 趙鋒, 高勛章, 等. 基于一維像序列的進(jìn)動(dòng)目標(biāo)尺寸估計(jì)研究[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2010, 32(8): 1825-1830.

        Bi Li, Zhao Feng, Gao Xun-zhang,.. Study on processional target’s dimension estimation based on HRRPs [J].&, 2010, 32(8): 1825-1830.

        [8] 雷騰, 劉進(jìn)忙, 余付平. 基于時(shí)間-距離像的彈道目標(biāo)進(jìn)動(dòng)特征提取新方法[J]. 信號(hào)處理, 2012, 28(1): 73-79.

        Lei Teng, Liu Jin-mang, and Yu Fu-ping. A new procession signature extraction method of ballistic target based on range-profile[J]., 2012, 28(1): 73-79.

        [9] Liu Li-hua, Wang Zhuang, and Hu Wei-dong. Procession period extraction of ballistic missile based on radar measurement[C]. CIE International Conference on Radar, Shanghai, China, 2006: 1-4.

        [10] 張淵, 張愛(ài)成. 利用FFT方法分析自旋目標(biāo)RCS變化周期[J]. 飛行器測(cè)控學(xué)報(bào), 2012, 31(1): 26-29.

        Zhang Yuan and Zhang Ai-cheng. Analysis of the RCS variation cycle of spin-stabilized objects using FFT method [J].&, 2012, 31(1): 26-29.

        [11] 陳翱. 基于RCS序列的彈道中段目標(biāo)微動(dòng)提取技術(shù)[J]. 現(xiàn)代雷達(dá), 2012, 34(6): 78-81.

        Chen Ao. A micromoton extraction technique for target in intermediate trajectory based on RCS sequence[J]., 2012, 34(6): 78-81.

        [12] Ross M and Shafer H. Average magnitude difference function pitch extractor[J]., 1974, 22(5): 355-362.

        [13] 馮德軍, 丹梅, 馬梁. 一種魯棒的彈道目標(biāo)RCS周期估計(jì)方法[J]. 航天電子對(duì)抗, 2008, 24(2): 5-8.

        Feng De-jun, Dan Mei, and Ma Liang. A robust RCS periodicity estimation algorithm for ballistic target[J]., 2008, 24(2): 5-8.

        [14] 康猛, 王春花, 郝明, 等. 彈道目標(biāo)進(jìn)動(dòng)周期特征提取研究[J]. 現(xiàn)代雷達(dá), 2010, 32(11): 29-32.

        Kang Meng, Wang Chun-hua, Hao Ming,.. A study of procession-period extraction method of ballistic target[J]., 2010, 32(11): 29-32.

        [15] 資文荗, 畢義明, 康璞. 彈道中段RCS控制研究[J]. 艦船電子工程, 2012, 32(7): 82-84.

        Zi Wen-mao, Bi Yi-ming, and Kang Pu. Study of radar cross section control in ballistic missile midcourse[J]., 2012, 32(7): 82-84.

        [16] 黃培康, 殷紅成, 徐小劍. 雷達(dá)目標(biāo)特性[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2005: 86-92.

        Huang Pei-kang, Yin Hong-cheng, and Xu Xiao-jian. Radar Target Characteristic[M]. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2005: 86-92.

        張仕元: 男,1975年生,博士,高級(jí)工程師,主要研究方向?yàn)槔走_(dá)目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別.

        Procession Period Estimation of RCS SequencesBased on Trigonometric Function Fitting

        Zhang Shi-yuan

        (,210039,)

        Estimating procession period based on ballistic missile target’s Radar Cross Section (RCS) sequences is an important means of feature extraction and target identification. The RCS sequences of ballistic missile target are unstable random process when the target is in procession, and the conventional Fourier transform and correlation type method needs long observation time and high data rate to estimate the procession period, which are unacceptable to the limited radar resource. A novel method of estimating procession period based on RCS sequences is presented. The proposed method first fits the RCS sequences with trigonometric function of a certain frequency, then get a procession frequency that minimize the fitting errors of different frequencies’ trigonometric function. The proposed method estimate more accurately and needs fewer time resources than conventional ones, as is validated by the simulation results of RCS data.

        Ballistic missile target; Radar Cross Section (RCS) sequences; Procession period; Trigonometric function fitting

        TN953

        A

        1009-5896(2014)06-1389-05

        10.3724/SP.J.1146.2013.01716

        張仕元 zsyradar@163.com

        2013-11-04收到,2014-03-27改回

        中國(guó)電子科技集團(tuán)公司創(chuàng)新基金(JJ11165)資助課題

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