邵長(zhǎng)宇 杜 蘭 韓 勛 劉宏偉

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基于雙視角距離像序列的空間錐體目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法

邵長(zhǎng)宇 杜 蘭*韓 勛 劉宏偉

(西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西安 710071)

空間錐體目標(biāo)在自由段是典型的微動(dòng)目標(biāo)。該文研究了基于雙視角距離像的空間錐體目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法，估計(jì)的目標(biāo)參數(shù)包括進(jìn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。首先分析了雷達(dá)俯仰角在空間錐體目標(biāo)自由段的變化情況，并且利用建立的目標(biāo)進(jìn)動(dòng)模型，得到了目標(biāo)散射中心在雷達(dá)視線(RLOS)上的投影方程。然后基于雙視角下的距離像序列推導(dǎo)出目標(biāo)參數(shù)的解析解，并引入彈道信息來(lái)解決半錐角的估計(jì)對(duì)信噪比(SNR)要求較高的問(wèn)題。最后利用電磁計(jì)算數(shù)據(jù)驗(yàn)證了方法的有效性。

目標(biāo)識(shí)別；空間錐體目標(biāo)；高分辨距離像；參數(shù)估計(jì)；微動(dòng)

1 引言

微動(dòng)特征通常被認(rèn)為是目標(biāo)的獨(dú)特特征，包含了目標(biāo)的許多細(xì)節(jié)信息，近年來(lái)利用微動(dòng)特征進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別受到廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[1]首先將微動(dòng)的概念引入到雷達(dá)中來(lái)，并分析了理想點(diǎn)散射模型的振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、錐旋、擺動(dòng)等基本微動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程。目標(biāo)微動(dòng)反映到1維距離像上是其微動(dòng)散射中心在雷達(dá)視線上的投影距離變化，而隨著高分辨雷達(dá)的出現(xiàn)，基于1維距離像序列進(jìn)行目標(biāo)微動(dòng)參數(shù)估計(jì)技術(shù)得到了快速發(fā)展，從而進(jìn)一步提高了微動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別性能。

空間錐體目標(biāo)由于要保持再入大氣層時(shí)的穩(wěn)定性，因此在自由段具有顯著的進(jìn)動(dòng)特征，該微動(dòng)特征成為空間錐體目標(biāo)識(shí)別的重要特征。為了對(duì)空間錐體目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的屬性識(shí)別，對(duì)雷達(dá)的帶寬提出了較高要求，現(xiàn)在越來(lái)越多的高分辨雷達(dá)被用于彈道導(dǎo)彈防御體系。由于受到空間錐體目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)影響，其1維距離像序列反映了目標(biāo)的結(jié)構(gòu)信息和進(jìn)動(dòng)信息，而如何利用1維距離像提取目標(biāo)的這些參數(shù)是空間錐體目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域的一個(gè)難題。

文獻(xiàn)[5]首先對(duì)空間錐體在各種微動(dòng)情況下進(jìn)行了較完整的建模，并分析了其高分辨雷達(dá)的回波特性。對(duì)于空間錐體目標(biāo)，目前已有一些基于1維距離像序列進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的方法，但通常需要已知一些目標(biāo)結(jié)構(gòu)參數(shù)，如文獻(xiàn)[6,7]。針對(duì)這一問(wèn)題，文獻(xiàn)[8]提出的方法可以在不需要結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，近似估計(jì)目標(biāo)進(jìn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，但該方法基于的模型為錐柱體目標(biāo)，等于是增加了散射中心數(shù)量。文獻(xiàn)[9]雖然實(shí)現(xiàn)了在不需要已知結(jié)構(gòu)參數(shù)的條件下對(duì)空間錐體目標(biāo)進(jìn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的聯(lián)合提取，但是要求寬帶回波的平動(dòng)已經(jīng)精確補(bǔ)償，且錐體的3個(gè)散射中心能夠同時(shí)觀測(cè)到，比較難以實(shí)現(xiàn)。由于無(wú)法在結(jié)構(gòu)參數(shù)未知的情況下，利用單視角1維距離像對(duì)空間錐體目標(biāo)進(jìn)行有效的參數(shù)估計(jì)，近年來(lái)已有許多在多視角下進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的方法，例如文獻(xiàn)[10]研究了基于多視角距離像的目標(biāo)進(jìn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)提取，可以得到較高的估計(jì)精度，但是算法要求最少要3組雷達(dá)，雷達(dá)回波已精確包絡(luò)對(duì)齊，且錐體目標(biāo)的3個(gè)散射中心需要同時(shí)觀測(cè)到，因此對(duì)雷達(dá)部署的位置要求較高。文獻(xiàn)[11]將空間錐體目標(biāo)近似為目標(biāo)軸線線狀目標(biāo)，在雙視角下估計(jì)了目標(biāo)的微動(dòng)參數(shù)，但是在空間錐體目標(biāo)識(shí)別中，錐體目標(biāo)的半錐角也是一個(gè)重要的識(shí)別特征。通常情況下，雷達(dá)部署在空間錐體落點(diǎn)方向，即雷達(dá)視線迎向錐體方向，在此雷達(dá)視角下，僅能觀測(cè)到兩個(gè)散射中心，而目前還沒(méi)有方法可以在此條件下進(jìn)行雷達(dá)俯仰角和半錐角估計(jì)。針對(duì)此情況，本文提出了一種新的參數(shù)估計(jì)方法，可以有效估計(jì)目標(biāo)的半錐角和雷達(dá)俯仰角。

本文首先利用目標(biāo)的“零攻角”特性，分析了空間錐體目標(biāo)進(jìn)動(dòng)軸在自由段與雷達(dá)視線(Radar Line Of Sight, RLOS)的夾角變化，并基于等效散射中心模型推導(dǎo)出空間錐體目標(biāo)進(jìn)動(dòng)時(shí)在RLOS上的投影方程。然后利用雙視角下的1維距離像序列，根據(jù)得到的投影方程得到了目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的解析解，為了解決目標(biāo)半錐角的估計(jì)對(duì)信噪比(SNR)要求較高的問(wèn)題，引入彈道信息進(jìn)行輔助求解。最后利用電磁計(jì)算數(shù)據(jù)驗(yàn)證了提出算法的有效性。

2 錐體目標(biāo)微動(dòng)距離變化

2.1 坐標(biāo)系模型

建立如圖1所示的坐標(biāo)系模型。目標(biāo)坐標(biāo)系用表示，其中為錐體底面中心，雷達(dá)視線在坐標(biāo)系中的俯仰角和方位角記為。由于目標(biāo)為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此自旋不會(huì)對(duì)目標(biāo)的雷達(dá)回波產(chǎn)生影響，從而不予考慮。若目標(biāo)進(jìn)動(dòng)，則目標(biāo)的對(duì)稱軸繞軸以角速度做錐旋運(yùn)動(dòng)，錐旋角記為。在目標(biāo)進(jìn)動(dòng)過(guò)程中建立參考坐標(biāo)系,為錐體對(duì)稱軸，軸垂直于雷達(dá)視線與錐體對(duì)稱軸所構(gòu)成的平面，即平面，軸可以由右手定則確定。

由于目標(biāo)為光滑圓頂錐體，因此采用等效散射中心模型。由文獻(xiàn)[12]知，光滑圓頂錐體只有3個(gè)等效散射中心：錐頂和由RLOS與錐軸所構(gòu)成的平面與錐底邊緣的交點(diǎn)和，其中底部散射中心距雷達(dá)較近。RLOS由表示，假設(shè)其與錐體對(duì)稱軸夾角大于錐體半錐角且小于，則由于遮擋，僅錐頂和底部散射中心兩個(gè)等效散射中心起作用。在等效散射中心模型下，錐體進(jìn)動(dòng)時(shí)，我們可以先求得錐體對(duì)稱軸與的夾角，然后根據(jù)得到的，計(jì)算等效散射中心到錐底的距離在上的投影，從而得到目標(biāo)等效散射中心到雷達(dá)的距離。

2.2 彈道模型

主動(dòng)段結(jié)束后，在得知關(guān)機(jī)點(diǎn)參數(shù)，即關(guān)機(jī)點(diǎn)到慣性坐標(biāo)系中心距離，關(guān)機(jī)點(diǎn)速度和關(guān)機(jī)點(diǎn)的速度傾角，可以構(gòu)造彈道導(dǎo)彈在自由段的彈道，其中根據(jù)主動(dòng)關(guān)機(jī)點(diǎn)的彈道傾角的不同，彈道可以分為高彈道、最小能量彈道和低彈道。

本文采用高彈道來(lái)仿真錐體在自由段的目標(biāo)平動(dòng)情況，彈道的具體構(gòu)造方法可以參考文獻(xiàn)[13]。對(duì)于地基反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)，通常部署在重要防衛(wèi)目的地附近，而其正是空間錐體目標(biāo)的打擊對(duì)象，因此地基反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)通常位于目標(biāo)的落點(diǎn)附近，基于此，做出如下仿真：構(gòu)造的彈道如圖2所示，彈道射程4000 km，目標(biāo)從4000 km遠(yuǎn)處飛往坐標(biāo)原點(diǎn)，圖中標(biāo)“★”處為雷達(dá)位置，坐標(biāo)為(100,400,0) km。圖2(b)為利用“零攻角”特性得到的RLOS在目標(biāo)坐標(biāo)系中的俯仰角隨時(shí)間變化情況，在1000s以前，雷達(dá)視線俯仰角在到之間，而一般目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)角不會(huì)超過(guò)，因此在該視線范圍內(nèi)，目標(biāo)的1維距離像序列中將僅出現(xiàn)2個(gè)散射中心，即錐頂散射中心和底部散射中心。從圖2(b)中還可以看到，在1000s以前，俯仰角的變化都比較緩慢，在2s內(nèi)的變化不超過(guò)，因此在估計(jì)目標(biāo)參數(shù)的過(guò)程中，可以近似認(rèn)為俯仰角在2s內(nèi)不變。

2.3 進(jìn)動(dòng)模型

進(jìn)動(dòng)是由自旋加錐旋而形成的[14]，而空間錐體目標(biāo)具有軸對(duì)稱性，其自旋不對(duì)雷達(dá)回波產(chǎn)生影響，從而只考慮錐旋。假設(shè)目標(biāo)進(jìn)動(dòng)頻率為，進(jìn)動(dòng)角為，初始時(shí)刻錐體對(duì)稱軸在坐標(biāo)系中的單位

則在時(shí)刻，可以求得錐體軸線與雷達(dá)視線夾角的余弦為

由式(4)可知，受空間錐體目標(biāo)進(jìn)動(dòng)的影響，錐體的頂部散射中心和底部散射中心之間的距離在RLOS上的投影將周期性變化，變化頻率為進(jìn)動(dòng)頻率。

3 目標(biāo)進(jìn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)估計(jì)方法

結(jié)合目標(biāo)的錐體結(jié)構(gòu)以及其進(jìn)動(dòng)形式，由雷達(dá)的寬帶回波信息可以進(jìn)行目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)估計(jì)，空間錐體目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)參數(shù)包括進(jìn)動(dòng)頻率為、進(jìn)動(dòng)角為和RLOS的俯仰角，結(jié)構(gòu)參數(shù)包括錐體的母線長(zhǎng)度和半錐角。本文將分兩步具體討論這些參數(shù)估計(jì)的估計(jì)方法。

3.1 進(jìn)動(dòng)角和錐體母線長(zhǎng)度估計(jì)

為方便書寫，設(shè)

則進(jìn)動(dòng)角估計(jì)為

在得到進(jìn)動(dòng)角后，進(jìn)一步可以估計(jì)出錐體母線長(zhǎng)度為

如果雷達(dá)回波已經(jīng)精確平動(dòng)補(bǔ)償，根據(jù)文獻(xiàn)[11]，可以利用廣義Hough變換來(lái)近似提取,,和。在這種情況下，即使出現(xiàn)散射中心存在斷續(xù)時(shí)，也可以進(jìn)行進(jìn)動(dòng)角和錐體母線估計(jì)。但如果雷達(dá)回波間非相干，則要求散射中心在出現(xiàn)極值處不能斷續(xù)。

3.2 雷達(dá)俯仰角和錐體半錐角估計(jì)

利用3.1的估計(jì)結(jié)果，將式(8)和式(9)代入到式(5)和式(6)，還可以估計(jì)出兩個(gè)RLOS俯仰角與錐體半錐角的和和，即

為求得錐體的半錐角，對(duì)式(4)作如式(12)的變化

對(duì)式(12)求導(dǎo)，可得

從而可以利用式(14)或式(15)估計(jì)出RLOS的俯仰角。

利用式(16)再聯(lián)合式(10)和式(11)，即可求出對(duì)應(yīng)的RLOS俯仰角,和半錐角。但是由于求解過(guò)程中利用到了對(duì)式(12)的求導(dǎo)運(yùn)算，因此精確求解和需要較高的雷達(dá)回波SNR。

在回波SNR較低時(shí)，估計(jì)出的RLOS的俯仰角誤差比較大，有時(shí)甚至不能進(jìn)行有效估計(jì)，為此我們提出了利用彈道信息以及彈道的“零攻角”特性估計(jì)和。目標(biāo)在自由段由于沒(méi)有動(dòng)力，其彈道在得到一段觀測(cè)數(shù)據(jù)后是可以預(yù)測(cè)出來(lái)。同時(shí)為了保持目標(biāo)再入大氣層時(shí)的穩(wěn)定性，要求此時(shí)的目標(biāo)進(jìn)動(dòng)軸在其平動(dòng)速度方向，即“零攻角”特性。而釋放后的錐體目標(biāo)在自由段沒(méi)有姿態(tài)調(diào)整，因此其進(jìn)動(dòng)軸都與再入大氣時(shí)的速度方向保持平行，利用這一特性，并結(jié)合彈道信息，可以估計(jì)出目標(biāo)進(jìn)動(dòng)軸各時(shí)刻與RLOS的夾角，即2.1節(jié)中在坐標(biāo)系下的定義的RLOS俯仰角。假設(shè)再入大氣時(shí)目標(biāo)的速度方向矢量為,時(shí)刻目標(biāo)坐標(biāo)位置到雷達(dá)坐標(biāo)位置的向量為，則各時(shí)RLOS俯仰角的估計(jì)為

圖2(b)為利用式(17)計(jì)算的空間錐體目標(biāo)從關(guān)機(jī)點(diǎn)開(kāi)始，到再入大氣前自由段的的變化情況，這里假設(shè)大氣層高度為80 m，即當(dāng)目標(biāo)高度到達(dá)80 km時(shí)就認(rèn)為目標(biāo)進(jìn)入再入段。在估計(jì)出目標(biāo)在自由段時(shí)RLOS的俯仰角以后，聯(lián)合式(10)和式(11)，即可求得目標(biāo)的半錐角。到此，我們就估計(jì)出了錐體目標(biāo)的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)和進(jìn)動(dòng)參數(shù)。本文方法利用兩個(gè)散射中心在RLOS上投影的距離差進(jìn)行估計(jì)，因此應(yīng)用算法前不需要對(duì)寬帶回波進(jìn)行包絡(luò)對(duì)齊，而對(duì)于空間錐體，目標(biāo)存在微動(dòng)且散射中心較少，寬帶回波的包絡(luò)對(duì)齊將是一個(gè)難題。需要說(shuō)明的是，由于算法需要利用兩個(gè)散射中心在RLOS方向投影的最大值和最小值進(jìn)行計(jì)算，因此觀測(cè)時(shí)間必須大于目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)周期，而本文選擇較長(zhǎng)的2 s觀測(cè)時(shí)間就是為了保證滿足算法要求。

隨著彈道參數(shù)和進(jìn)動(dòng)參數(shù)的變化，會(huì)出現(xiàn)1維距離像序列中出現(xiàn)3個(gè)散射中心片段，此時(shí)可以求得每一次距離像中散射中心的距離差，并利用距離差曲線的連續(xù)性進(jìn)行關(guān)聯(lián)，如果得到一條連續(xù)的距離差曲線，則利用該曲線進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，如果得到多條連續(xù)的距離差曲線，則對(duì)曲線進(jìn)行正弦擬合，誤差小且散射中心距雷達(dá)較近的距離差曲線可以用來(lái)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。

4 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果

為了驗(yàn)證算法的有效性，我們利用電磁計(jì)算數(shù)據(jù)，仿真數(shù)據(jù)帶寬2 GHz，為從9 GHz到11 GHz間隔0.02 GHz的點(diǎn)頻信號(hào)，回波重復(fù)頻率600 Hz；目標(biāo)模型如圖1所示圓頂錐體，錐體高1.86 m，圓頂半徑為0.02 m，底面半徑0.25 m；錐體作進(jìn)動(dòng)，進(jìn)動(dòng)角8°，進(jìn)動(dòng)頻率3 Hz，目標(biāo)的彈道以及雷達(dá)位置如圖1(a)所示。我們利用兩次觀測(cè)來(lái)進(jìn)行目標(biāo)進(jìn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)估計(jì)，兩次觀測(cè)的時(shí)間分別為256~258 s以及384~386 s，對(duì)應(yīng)的RLOS俯仰角分別為54°和51°，利用電磁仿真數(shù)據(jù)得到的兩個(gè)觀測(cè)視角下的雷達(dá)回波1維距離像如圖3所示。雖然雷達(dá)帶寬已經(jīng)達(dá)到2 GHz，但是對(duì)于精確的參數(shù)估計(jì)來(lái)說(shuō)分辨率還是不夠高，因此本文采用多重信號(hào)分類(MUSIC)超分辨方法估計(jì)并提取距離像散射中心的距離變化，提取結(jié)果如圖4所示。

利用提取的距離像散射中心距離變化，進(jìn)行目標(biāo)結(jié)構(gòu)和進(jìn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)。從圖4知，在2 s的觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，多次出現(xiàn)最大值和最小值，由于噪聲的存在，為了提高估計(jì)精度，可以在將最大值和最小值代入式(8)~式(11)前做如下預(yù)處理：首先剔除掉提取的最大值和最小值序列中的奇異值，實(shí)驗(yàn)表明奇異值的出現(xiàn)對(duì)估計(jì)結(jié)果的精度影響較大，然后計(jì)算剔除奇異值后的最大值和最小值序列的均值，最后將得到的均值代入到式(8)~式(11)估計(jì)目標(biāo)參數(shù)。

100次實(shí)驗(yàn)估計(jì)結(jié)果的均方根誤差隨SNR的變化如圖5所示，SNR的定義為回波中較弱散射中心的SNR，這樣定義SNR可以保證目標(biāo)回波中的兩個(gè)散射中心都能夠被檢測(cè)到。從圖5(a)可以看出，參數(shù)估計(jì)的誤差隨SNR的提高而降低，SNR在14 dB以上時(shí)，進(jìn)動(dòng)角和錐體母線等參數(shù)的估計(jì)誤差很小，同時(shí)可以較高精度地估計(jì)出RLOS俯仰角與錐體半錐角的和。即使SNR小于14 dB，參數(shù)的估計(jì)精度依然可能很高，但是此時(shí)不能夠保證每次回波中的兩個(gè)散射中心都能檢測(cè)到，從而算法不再適用。由圖5(b)可知，RLOS俯仰角的估計(jì)誤差對(duì)SNR的要求較高，從而影響到錐體半錐角的估計(jì)誤差。在SNR低于18 dB的情況下，RLOS俯仰角的估計(jì)誤差已經(jīng)大于錐體半錐角的一半，因此半錐角的估計(jì)結(jié)果將不可信，驗(yàn)證了第3節(jié)中對(duì)RLOS俯仰角估計(jì)誤差的分析。

如果目標(biāo)的彈道信息已經(jīng)得到，則通過(guò)彈道信息可以高精度地估計(jì)出RLOS的俯仰角。自由段彈道的預(yù)測(cè)方法可以參考文獻(xiàn)[16,17]，由于彈道信息的估計(jì)誤差與雷達(dá)參數(shù)以及預(yù)測(cè)算法有關(guān)，而目前的預(yù)測(cè)算法對(duì)彈道的預(yù)測(cè)精度很高，本文不考慮由其引起的RLOS俯仰角的估計(jì)誤差。假設(shè)彈道信息已知時(shí)，可以看作RLOS俯仰角已知，即和確定已知，在此情況下，估計(jì)出錐體半錐角誤差隨SNR的變化如圖6所示。由于半錐角僅有7.125°，相比和較小，因此雖然圖5(a)中和的估計(jì)誤差較小，的估計(jì)誤差要偏大，但是SNR在14 dB時(shí)的估計(jì)精度依然可以接受。

實(shí)驗(yàn)中兩次觀測(cè)的時(shí)間間隔為128 s，兩次觀測(cè)的俯仰角的角度差為3°，如果增加俯仰角的角度差，即增加觀測(cè)時(shí)間間隔，目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)均方根誤差也將隨之減小，在SNR為15 dB的情況下，目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和進(jìn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)均方根誤差隨兩次觀測(cè)的俯仰角角度差的變化如圖7所示。實(shí)驗(yàn)表明，雖然進(jìn)動(dòng)角以及錐體母線長(zhǎng)度在角度差1°時(shí)就能夠得到較好的估計(jì)結(jié)果，但半錐角的估計(jì)要求較高，需要2°以上時(shí)才能得到可以接受的估計(jì)結(jié)果。考慮到利用彈道估計(jì)俯仰角也會(huì)存在一定誤差，因此兩視角角度差在3°以上時(shí)，算法能夠保持較好的估計(jì)精度。從實(shí)驗(yàn)中可以看出，半錐角的估計(jì)誤差要大于其它參數(shù)的估計(jì)誤差，這主要是由模型誤差帶來(lái)的，在實(shí)驗(yàn)中采用圓頂錐體模型，而算法模型為錐體模型。

圖3 1維距離像序列

圖4 MUSIC方法結(jié)果

圖5參數(shù)估計(jì)誤差????????????????圖6 錐體半錐角估計(jì)誤差

圖7 估計(jì)誤差隨角度差的變化

5 結(jié)束語(yǔ)

空間錐體目標(biāo)在自由段的進(jìn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)是目標(biāo)識(shí)別的重要特征，這些參數(shù)的提取有助于提高空間錐體目標(biāo)的識(shí)別性能。本文利用了雙視角下的1維距離像序列進(jìn)行自由段下空間錐體目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)估計(jì)，解決了對(duì)目標(biāo)半錐角和雷達(dá)視線俯仰角估計(jì)的難題。并利用彈道信息估計(jì)RLOS的俯仰角，減小了估計(jì)目標(biāo)半錐角時(shí)對(duì)SNR的要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在SNR能夠保證散射中心完整提取的情況下，本文提出的算法具有較高的估計(jì)精度。但是當(dāng)目標(biāo)回波SNR較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)散射中心斷續(xù)現(xiàn)象，在雷達(dá)回波間非相干的情況下可能無(wú)法提取極值，導(dǎo)致算法失效，因此如何在較低SNR中估計(jì)散射中心的位置將成為下一步的研究?jī)?nèi)容。

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Estimation Method for Space Coning Target Parameters Based on Two-aspect Range Profile Sequences

Shao Chang-yu Du Lan Han Xun Liu Hong-wei

(,,,710071,)

A space coning target has the typical micro-motion. A novel parameters estimation method for space coning target based on two-aspect range profile sequences is proposed in this paper. The parameters of space coning target include precession parameters and structure parameters. First, this paper analyzes the trace of the radar elevation angle when the target is in free phase. Using the established precession model, the equation for the projections of the target’s scatters onto the Radar Line Of Sight (RLOS) is derived. Then, analytical solutions of the parameters are obtained based on the two-aspect range profile sequences. Ballistic curve is introduced to solve the problem that the estimation of half cone angle requires high Signal-to-Noise Rate (SNR). Finally, the experiments verify the effectiveness of the proposed method by using electromagnetic data.

Target recognition; Space coning target; High Range Resolution Profile (HRRP); Parameters estimation; Micro-motion

TN959.1

A

1009-5896(2015)11-2735-07

10.11999/JEIT150561

2015-05-11；改回日期：2015-07-20；

2015-08-27

杜蘭 dulan@mail.xidian.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金(61271024, 61201296, 61322103)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金

The National Natural Science Foundation of China (61271024, 61201296, 61322103); The Fundamental Research Funds for the Central Universities

邵長(zhǎng)宇： 男，1986年生，博士生，研究方向?yàn)槔走_(dá)空間目標(biāo)識(shí)別.

杜 蘭： 女，1980年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻y(tǒng)計(jì)信號(hào)處理、雷達(dá)信號(hào)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)及其在雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別方面的應(yīng)用.

劉宏偉： 男，1971年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槔走_(dá)信號(hào)處理、MIMO雷達(dá)、雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別、自適應(yīng)信號(hào)處理、認(rèn)知雷達(dá)等.