張 瑜, 趙小納, 王召迎

(1.河南師范大學(xué)電子與電氣工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007;2.河南省高等學(xué)校電磁波特征信息探測(cè)重點(diǎn)學(xué)科開放實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng) 453007)

彈道導(dǎo)彈微動(dòng)特征散射點(diǎn)的選取

張 瑜1,2, 趙小納1, 王召迎1

(1.河南師范大學(xué)電子與電氣工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007;2.河南省高等學(xué)校電磁波特征信息探測(cè)重點(diǎn)學(xué)科開放實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng) 453007)

目標(biāo)識(shí)別； 彈道導(dǎo)彈； 微多普勒特征； 特征參數(shù)； 散射點(diǎn)

0 引言

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)要求的精準(zhǔn)探測(cè)和打擊，作為現(xiàn)代雷達(dá)重要發(fā)展方向的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)越顯重要，也一直是雷達(dá)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。彈道導(dǎo)彈的識(shí)別是其防御系統(tǒng)中的核心技術(shù)，其識(shí)別的精準(zhǔn)程度可能決定反導(dǎo)系統(tǒng)的成敗[1]。彈道導(dǎo)彈在飛行過程中，除了主體移動(dòng)外，還會(huì)有進(jìn)動(dòng)、章動(dòng)等微小運(yùn)動(dòng)(稱為微動(dòng))，它屬于目標(biāo)的精細(xì)特征。雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)時(shí)除了可在回波信號(hào)中得到因主體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率外，還會(huì)得到因微動(dòng)產(chǎn)生的附加頻率調(diào)制，即在主體運(yùn)動(dòng)的多普勒移頻附近產(chǎn)生邊頻，這種附加的多普勒調(diào)制稱為微多普勒效應(yīng)[2]。

由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的微動(dòng)特征是其特有的表現(xiàn)形式，因此可利用微多普勒效應(yīng)進(jìn)行雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別。目前，基于微多普勒效應(yīng)的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)被認(rèn)為是雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域中最具潛力的技術(shù)途徑之一，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者在此方面進(jìn)行了許多深入研究，取得了較多的科研成果[3-4]。在利用微多普勒效應(yīng)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別中，多種信號(hào)分析方法被采用，其中最常用的有時(shí)頻分析法、頻譜與倒譜法和延時(shí)共軛法。獲得微多普勒頻率的關(guān)鍵是對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)瞬時(shí)頻率的高精度估計(jì)和提取。由于目標(biāo)微動(dòng)具有時(shí)變性，雷達(dá)微多普勒回波也具有時(shí)變性和非平穩(wěn)性，因此能夠同時(shí)對(duì)時(shí)間和頻率進(jìn)行分析的時(shí)頻分析法成為基于微多普勒的雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)中的主要分析方法[5]。

在基于微多普勒的彈道導(dǎo)彈微動(dòng)特征參數(shù)提取中，國(guó)內(nèi)一些大學(xué)做了大量相關(guān)工作，得出了許多有益的成果[6-10]。在彈道導(dǎo)彈微動(dòng)參數(shù)提取中，需要在目標(biāo)上選擇散射點(diǎn)，而散射點(diǎn)位置、個(gè)數(shù)的變化可能會(huì)影響微動(dòng)參數(shù)的提取精度，進(jìn)而影響對(duì)目標(biāo)的識(shí)別效果。

彈頭在自旋定向時(shí)，會(huì)產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)和章動(dòng)等微動(dòng)特征；脫離物沒有姿態(tài)控制系統(tǒng)，會(huì)呈現(xiàn)出翻滾或者搖擺等姿態(tài)；彈頭質(zhì)量較重，其自旋頻率通常為2 Hz，對(duì)于脫離物則質(zhì)地較輕，其自旋頻率通常要達(dá)到8 Hz左右，脫離物的微動(dòng)特性與真彈頭的微動(dòng)特性存在明顯差異，因此，只要找取合理的散射點(diǎn)位置進(jìn)而提取彈道導(dǎo)彈的微動(dòng)特征參數(shù)便可以明顯地區(qū)分出脫離物與彈頭。鑒于目前對(duì)該類研究還很少，本文利用時(shí)頻分析法研究彈道導(dǎo)彈的微動(dòng)參數(shù)提取效果隨散射點(diǎn)位置、個(gè)數(shù)的變化規(guī)律，以便為實(shí)際應(yīng)用中的散射點(diǎn)選擇提供幫助。

1 彈道導(dǎo)彈目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型與微動(dòng)特征參數(shù)提取方法

彈道導(dǎo)彈的彈頭大都是錐體，在中段飛行時(shí)不僅平動(dòng)飛行，通常還伴隨著進(jìn)動(dòng)形式的微動(dòng)，即不僅具有繞自身對(duì)稱軸的旋轉(zhuǎn)，還有繞其錐旋軸的旋轉(zhuǎn)，彈頭的進(jìn)動(dòng)如圖1所示。設(shè)彈頭的自旋軸為Z軸，進(jìn)動(dòng)角為θ，則錐旋軸為(0 sinθcosθ)，自旋角頻率為ωs，錐旋角頻率為ωc。再假設(shè)雷達(dá)位于R0處，雷達(dá)視線與Z軸夾角為φ，則雷達(dá)視角單位矢量rLOS=(0 sinφcosφ)。

圖1 彈頭進(jìn)動(dòng)示意圖Fig.1 Warhead precession diagram

假設(shè)導(dǎo)彈彈頭表面上任一散射點(diǎn)i的初始位置坐標(biāo)為(x0y0z0)T，一段時(shí)間t后，i點(diǎn)的位置坐標(biāo)變?yōu)閞i(t)=(xtytzt)T，則有

ri(t)=xtytzt?è????÷÷=Rc(t)·Rs(t)·x0y0z0?è????÷÷(1)式中:自旋矩陣Rs(t)為Rs(t)=cos(ωst)-sin(ωst)0sin(ωst)cos(ωst)0001?è?????÷÷÷。錐旋矩陣Rc(t)為

目標(biāo)散射點(diǎn)i到雷達(dá)的徑向距離為

R(t)=R0-(ri(t),rLOS)

(2)

式中:(ri(t),rLOS)為ri(t)與rLOS的內(nèi)積。這樣有(ri(t),rLOS)=[-sin(θ-φ)sin(ωct)cos(ωct)+(cos(1-cos(ωct))sin(θ-φ)+sinφ)·sin(ωst)]x0+sin(θ-φ)sin(ωct)·sin(ωst)+(cosθ(1-cos(ωct))·sin(θ-φ)+sinφ)cos(ωst)y0+[sinθ(1-cos(ωct))sin(φ-θ)+cosφ]z0。

(3)

當(dāng)雷達(dá)發(fā)射載頻為fc的單頻連續(xù)波信號(hào)時(shí)，錐形彈頭微動(dòng)的雷達(dá)回波信號(hào)為

(4)

式中,ρi為散射點(diǎn)i的回波強(qiáng)度。

由式(3)、式(4)可見，散射點(diǎn)i的瞬時(shí)位置為自旋頻率、錐旋頻率、進(jìn)動(dòng)角與雷達(dá)視線角之差的正弦函數(shù)的線性疊加。如果能夠提取到散射點(diǎn)的瞬時(shí)位置變化則就可利用式(4)對(duì)彈頭微動(dòng)的雷達(dá)回波信號(hào)通過短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行時(shí)頻分析[11]，從而得到彈頭目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)頻率，即自旋角頻率ωs和錐旋角頻率ωc。

2 彈道導(dǎo)彈目標(biāo)散射點(diǎn)的選取

對(duì)大多數(shù)彈道導(dǎo)彈而言，平底錐形尖端是其彈頭的一個(gè)普遍特征，散射點(diǎn)只能分布在錐形尖端、錐形底部和錐形面上，因此這里主要分為4類情況選擇散射點(diǎn)位置，如圖2所示。第1類是散射點(diǎn)在錐形尖端，由于尖端很小，因此這種情形只選擇1個(gè)散射點(diǎn)，如圖2a所示；第2類是散射點(diǎn)在錐形底部選擇散射點(diǎn)，由于錐形尖端是1個(gè)特殊的點(diǎn)，因此這類情形錐形尖端選擇1個(gè)散射點(diǎn)，在錐形底部分別選擇2,4,8,20個(gè)散射點(diǎn)，如圖2b所示；第3類是散射點(diǎn)在錐形面上選擇散射點(diǎn)，除了在錐形尖端選擇1個(gè)散射點(diǎn)，在錐形底部對(duì)稱選擇2個(gè)散射點(diǎn)外，在錐形面上分別隨機(jī)選擇2,4,15,20個(gè)散射點(diǎn)，如圖2c所示；第4類是特殊情形，只在錐形面上隨機(jī)選擇30個(gè)散射點(diǎn)，如圖2d所示。

圖2 散射點(diǎn)選擇示意圖Fig.2 Scattering point selection

3 微動(dòng)特征參數(shù)隨散射點(diǎn)變化的仿真與分析

仿真參數(shù)選取：雷達(dá)發(fā)射C波段的單頻信號(hào)，頻率為fc=5 GHz，脈沖重頻為4000 Hz，θ=30°，φ= 60°，自旋頻率5 Hz，錐旋頻率2 Hz。

3.1 第1類散射點(diǎn)分布

設(shè)定1個(gè)散射點(diǎn)且位于彈道導(dǎo)彈尖端，位置坐標(biāo)為P0=(0,0,1)。利用式(4)得到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，可仿真得到該情形的時(shí)頻分析結(jié)果，如圖3所示。

圖3 單一散射點(diǎn)時(shí)的仿真結(jié)果Fig.3 Simulation results for a single scattering point

圖3a為1個(gè)散射點(diǎn)的彈頭目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)時(shí)頻圖，顯示了該散射點(diǎn)的瞬時(shí)多普勒頻率隨時(shí)間的分布特性。由于散射點(diǎn)位置特殊，剛好位于自旋軸上，微動(dòng)特征就僅包含錐旋，此時(shí)對(duì)應(yīng)的微多普勒頻率隨時(shí)間的變化曲線為正弦曲線形式。

圖3b為1個(gè)散射點(diǎn)的彈頭目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)頻譜圖。從圖中可以明顯看出頻率軸上的2個(gè)強(qiáng)的頻率值,即2 Hz和-2 Hz，這也正是需要提取出的頻率分量——錐旋頻率，這說明在彈頭的圓錐尖端選擇1個(gè)散射點(diǎn)可以很好地得到導(dǎo)彈微動(dòng)的錐旋參數(shù)。

3.2 第2類散射點(diǎn)分布

此類實(shí)驗(yàn)分別選取3,5,9,21個(gè)散射點(diǎn)，其中,1個(gè)在彈頭的錐形尖端，位置坐標(biāo)為P0=(0,0,1)，其余的散射點(diǎn)對(duì)稱地位于彈頭的錐形底部邊沿或隨機(jī)分布在錐形底部。通過利用式(4)得到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，可仿真得到對(duì)應(yīng)各種情形的時(shí)頻分析結(jié)果。彈頭的錐形底部邊沿對(duì)稱地分布2,4,8個(gè)散射點(diǎn)和在錐形底部隨機(jī)分布20個(gè)散射點(diǎn)時(shí)的進(jìn)動(dòng)時(shí)頻圖如圖4所示，通過傅里葉變換得到的對(duì)應(yīng)進(jìn)動(dòng)頻譜圖如圖5所示。

圖4 第2類散射點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)時(shí)頻圖Fig.4 Precession time-frequency of type Ⅱ for various scattering points

圖4顯示各種散射點(diǎn)的瞬時(shí)多普勒頻率隨時(shí)間的分布特性。由于這4種散射點(diǎn)分布的共同點(diǎn)都有1個(gè)散射點(diǎn)P0在自旋軸上，因此它對(duì)應(yīng)的微動(dòng)僅包含錐旋。其余的散射點(diǎn)都位于錐底，且不在自旋軸上，則其微動(dòng)包括自旋和錐旋的共同運(yùn)動(dòng)。因此各種散射點(diǎn)分布情形都是2種微動(dòng)合成的較復(fù)雜情況，其微多普勒頻率隨時(shí)間變化都為正弦曲線形式。隨著散射點(diǎn)數(shù)的增加，微動(dòng)合成的復(fù)雜程度增加，時(shí)頻圖模糊程度也增加，散射點(diǎn)引起的微多普勒頻率隨時(shí)間變化的交叉點(diǎn)數(shù)目迅速增加，而這些交叉點(diǎn)不是所有散射點(diǎn)瞬時(shí)頻率的公共交點(diǎn)，此時(shí)這些交叉點(diǎn)的瞬時(shí)頻率已不能用來(lái)表征多散射點(diǎn)情況下的微多普勒線性組合。如果對(duì)此結(jié)果做傅里葉變換則會(huì)在頻譜圖上出現(xiàn)毛刺，得到許多虛假的峰值點(diǎn)。

圖5 第2類散射點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)頻譜圖Fig.5 Precession spectrum of typeⅡ for various scattering points

圖5為各種散射點(diǎn)的彈頭目標(biāo)的進(jìn)動(dòng)頻譜圖。可以看出，在橫軸上存在6個(gè)強(qiáng)的頻點(diǎn)值，從左向右分別對(duì)應(yīng)-2 Hz,-5 Hz,-7 Hz,2 Hz,5 Hz,7 Hz，它們正好對(duì)應(yīng)彈頭微動(dòng)的錐旋頻率、自旋頻率以及這二者的疊加頻率，說明這樣選擇散射點(diǎn)可以較好地得到導(dǎo)彈微動(dòng)的自旋和錐旋參數(shù)。當(dāng)散射點(diǎn)數(shù)目較小，如3，5個(gè)散射點(diǎn)時(shí)，這6個(gè)峰值點(diǎn)明顯，且沒有其他的峰值點(diǎn)，這樣就可以準(zhǔn)確有效提取進(jìn)動(dòng)頻率，即自旋和錐旋頻率參數(shù)。但是，隨著散射點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，頻譜圖上的毛刺開始逐漸增多，強(qiáng)度也相應(yīng)增大，這使得在這6個(gè)頻率峰值點(diǎn)外，其他頻點(diǎn)上還存在一些峰值點(diǎn)，且隨著散射點(diǎn)數(shù)的增加，這些附加的峰值的數(shù)目和強(qiáng)度也隨之增加，如在散射點(diǎn)數(shù)為21時(shí)，從頻譜圖上可以看出，頻率峰點(diǎn)除了2 Hz，5 Hz，7 Hz，-2 Hz，-5 Hz，-7 Hz這6個(gè)頻點(diǎn)外，還有其他不期望的頻率峰點(diǎn)9 Hz，12 Hz，-9 Hz，-12 Hz等。這些頻率峰點(diǎn)將會(huì)影響對(duì)有效頻率的提取。如果繼續(xù)增加散射點(diǎn)個(gè)數(shù)，這些毛刺可能會(huì)淹沒真實(shí)的頻率值，導(dǎo)致目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)頻率不能有效提取?？傊?dāng)散射點(diǎn)個(gè)數(shù)較少時(shí)，可以準(zhǔn)確有效地提取自旋和錐旋頻率參數(shù)；當(dāng)散射點(diǎn)個(gè)數(shù)大于9時(shí)，其他頻點(diǎn)開始逐漸增多，峰值逐漸增大，淹沒真實(shí)頻率信息的可能性增加，不利于有效頻率參數(shù)的提取。

3.3 第3類散射點(diǎn)分布

此類實(shí)驗(yàn)分別選取5，7，18，23個(gè)散射點(diǎn)，其中,1個(gè)在彈頭的錐形尖端，位置為P0=(0,0,1)，另外2個(gè)對(duì)稱地位于彈頭的錐形底部邊沿，位置分別為P1=(0,-0.5,-0.5)，P2=(0,0.5,-0.5),其余的散射點(diǎn)隨機(jī)分布在彈頭的錐形面上。通過利用式(4)得到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，可仿真得到對(duì)應(yīng)各種情形的時(shí)頻分析結(jié)果。彈頭的錐形面上隨機(jī)分布2，4，15，20個(gè)散射點(diǎn)時(shí)的進(jìn)動(dòng)時(shí)頻圖如圖6所示，通過傅里葉變換得到的對(duì)應(yīng)進(jìn)動(dòng)頻譜圖如圖7所示。

圖6 第3類散射點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)時(shí)頻圖Fig.6 Precession time-frequency of type Ⅲ for various scattering points

從圖6可以看出，彈道導(dǎo)彈的尖端和底部?jī)蓪?duì)稱點(diǎn)的時(shí)頻分布較為明顯，而錐形面上隨機(jī)分布散射點(diǎn)的時(shí)頻分布不太明顯。微動(dòng)仍是包括自旋以及錐旋的共同運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)彈整體對(duì)應(yīng)的微多普勒頻率隨時(shí)間的變化曲線表現(xiàn)為較為復(fù)雜的形式，但是微動(dòng)整體還存在周期性變化。隨著隨機(jī)分布散射點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，時(shí)頻圖變得更為復(fù)雜，模糊程度增加，交叉點(diǎn)的數(shù)目急劇增加，而且這些交叉點(diǎn)并不全是所有散射點(diǎn)的瞬時(shí)頻率的公共交點(diǎn)，此時(shí)這些交叉點(diǎn)的瞬時(shí)頻率已經(jīng)不能用來(lái)表征多散射點(diǎn)情況下的微多普勒的線性組合。如果對(duì)此結(jié)果做傅里葉變換則會(huì)在頻譜圖上出現(xiàn)毛刺。

圖7 第3類散射點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)頻譜圖Fig.7 Precession spectrum of type Ⅲ for variousing scattering points

從頻譜圖8可以明顯看出，頻率軸上有6個(gè)強(qiáng)的頻率值，即2 Hz,5 Hz,7 Hz,-2 Hz,-5 Hz,-7 Hz，這些頻率是導(dǎo)彈的自旋頻率5 Hz、錐旋頻率2 Hz以及兩者的疊加頻率7 Hz,這表明采用該種散射點(diǎn)可以較好地得到導(dǎo)彈的進(jìn)動(dòng)參數(shù)，即自旋和錐旋頻率參數(shù)。隨著錐形表面上散射點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，如選擇20個(gè)散射點(diǎn)，在頻譜圖中明顯出現(xiàn)除導(dǎo)彈的自旋頻率、錐旋頻率及其兩者組合頻率之外的其他峰值較強(qiáng)的頻率值，即9 Hz,15 Hz,-9 Hz,-15 Hz等，這種情況下導(dǎo)彈的真實(shí)運(yùn)動(dòng)頻率會(huì)和虛假的峰值頻點(diǎn)混在一起，不利于較好得到導(dǎo)彈的進(jìn)動(dòng)參數(shù)。如果隨著錐形面上散射點(diǎn)的繼續(xù)增加，真實(shí)頻率的峰值最終將會(huì)完全淹沒在虛假峰值中無(wú)法進(jìn)行導(dǎo)彈進(jìn)動(dòng)參數(shù)的提取。

3.4 第4類散射點(diǎn)分布

設(shè)定30個(gè)散射點(diǎn)，這30個(gè)散射點(diǎn)全部在錐形表面隨機(jī)選取。通過利用式(4)得到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，可仿真得到該情形的時(shí)頻分析結(jié)果，如圖8所示。

圖8 30個(gè)散射點(diǎn)時(shí)的仿真結(jié)果Fig.8 Simulation results with 30 scattering points

從進(jìn)動(dòng)時(shí)頻圖8a可以看出，這種情況下時(shí)頻圖嚴(yán)重模糊，交叉點(diǎn)的數(shù)目急劇增加，且不全是所有散射點(diǎn)瞬時(shí)頻率的公共交點(diǎn)，這些交叉點(diǎn)的瞬時(shí)頻率已經(jīng)不能用來(lái)表征多散射點(diǎn)情況下的微多普勒的線性組合。如對(duì)此結(jié)果做傅里葉變換則會(huì)在頻譜圖上出現(xiàn)很多毛刺。

從進(jìn)動(dòng)頻譜圖8b可以看出，頻率軸上出現(xiàn)一些較強(qiáng)的頻率值，即1 Hz,2 Hz,5 Hz,7 Hz,9 Hz,12 Hz,14 Hz,16 Hz,-1 Hz,-2 Hz,-5 Hz,-7 Hz,-9 Hz,-12 Hz,-14 Hz,-16 Hz等。此時(shí)導(dǎo)彈的真實(shí)運(yùn)動(dòng)頻率會(huì)和虛假的峰值頻點(diǎn)混在一起，并且有的虛假峰值已經(jīng)超過了真實(shí)頻點(diǎn)值，這樣會(huì)造成虛假峰值點(diǎn)將會(huì)淹沒真實(shí)的頻點(diǎn)，從而影響導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)頻率的有效提取。

4 結(jié)論

在利用時(shí)頻分析法對(duì)彈道導(dǎo)彈的微動(dòng)特征參數(shù)進(jìn)行提取時(shí)，散射點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置對(duì)微動(dòng)特征參數(shù)提取效果具有很大的影響。經(jīng)過仿真與分析，得到如下結(jié)論。

1) 如果只在彈頭頂上選用1個(gè)散射點(diǎn)，盡管能夠很好地提取微動(dòng)參數(shù)，但是只能提取到導(dǎo)彈進(jìn)動(dòng)的錐旋頻率，而不能提取到其自旋頻率。

2) 如果在彈頭頂上選用1個(gè)散射點(diǎn)，其余散射點(diǎn)選在彈頭的錐形底部邊沿或隨機(jī)在錐形底部，在散射點(diǎn)小于9個(gè)時(shí)可以較好地進(jìn)行2個(gè)微動(dòng)頻率特征參數(shù)提取，當(dāng)散射點(diǎn)大于9個(gè)時(shí)，則會(huì)因出現(xiàn)其他附加頻率而增加提取微動(dòng)特征參數(shù)的難度，甚至無(wú)法提取。

3) 如果在彈頭頂上選用1個(gè)散射點(diǎn)，在彈頭的錐形底部邊沿對(duì)稱選擇2個(gè)散射點(diǎn)，其余在彈頭錐形面上隨機(jī)選擇15個(gè)以下散射點(diǎn)則能夠較好地進(jìn)行導(dǎo)彈微動(dòng)特征參數(shù)提取。隨著散射點(diǎn)個(gè)數(shù)增加，則會(huì)因出現(xiàn)其他附加頻率而增加提取微動(dòng)特征參數(shù)的難度，甚至無(wú)法提取。

4) 如果只在錐形表面隨機(jī)選取多個(gè)散射點(diǎn)，則不能有效地進(jìn)行微動(dòng)特征參數(shù)的提取。

總之，為了有效地提取微動(dòng)特征參數(shù)，散射點(diǎn)應(yīng)在彈頭的頂上、錐形底部邊沿、錐形面上都進(jìn)行選擇，但是總的散射點(diǎn)不能太多，最好不大于9個(gè)散射點(diǎn)。

[1] 陸偉寧.彈道導(dǎo)彈攻防對(duì)抗技術(shù)[M].北京:中國(guó)宇航出版社,2007.

[2] CHEN V C.雷達(dá)中的微多普勒效應(yīng)[M].吳順君，杜蘭，劉宏偉,譯.北京:電子工業(yè)出版社,2013.

[3] HU X W,TONG N N,HU G P,et al．Multi-ballistic targets resolution based on micro-Doppler[J].Systems Engineering and Electronics,2015,37(8):1734-1740.

[4] LI P,WANG D C,WANG L.Separation of micro-Doppler signals based on time frequency filter and Viterbi algorithm[J].Signal,Image and Video Processing,2013,7(3):593-605.

[5] 王璐.微動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)和識(shí)別方法研究[D].西安:西安電子科技大學(xué),2010.

[6] 王偉林,陳磊,雷勇軍.彈道導(dǎo)彈中段誘餌微動(dòng)特性研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2016,38(3):487-492.

[7] 王義哲,馮存前,李靖卿,等.彈道中段多目標(biāo)微多普勒分離方法[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2017,43(1):113-119.

[8] 羅迎,柏又青,張群,等.彈道目標(biāo)平動(dòng)補(bǔ)償與微多普勒特征提取方法[J].電子與信息學(xué)報(bào),2012,34(3):602-608.

[9] 鄢宏華,王文生.雷達(dá)目標(biāo)微多普勒特征提取的頻率穩(wěn)定度約束[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào),2014,29(4):644-652.

[10] 喻榮梅,張仕元,肖健華.彈道目標(biāo)移動(dòng)散射點(diǎn)模型的微多普勒特征研究[J].測(cè)控技術(shù),2014,33(3):154-156.

[11] CHEN V C,LING H.Time-frequency transforms for radar imaging and signal analysis[M].Boston:Artech House,2002.

Selection of Scattering Points for Obtaining Fretting Characteristics of Ballistic Missile

The use of radar to detect micro-Doppler frequency peculiar to the ballistic missile is a new method for target detection,and the selection of the scattering points on the target body is one of the key factors in the extraction of micro-Doppler characteristic parameters.Firstly,the motion model of the warhead of the ballistic missile is established and the extraction method for the micro-Doppler characteristic parameter of the warhead target based on the time-frequency analytical method is given.Then,the scattering points on the target body are classified into four types according to the different positions of them.By simulating the extraction of micro-Doppler characteristic parameters,the properties of the characteristic parameters changing with the scattering point are analyzed.The simulation results show that:1) The fretting characteristic parameters of the missile can be effectively extracted by selecting the scattering points from the top,the edge of the bottom and the conical surfaces of the missile cone,with the total number less than 9;and 2) With the increase of the number of the scattering points,the difficulty for extracting the fretting characteristic parameters is correspondingly increased,to the extent that it is impossible to extract the fretting characteristic parameters.

target identification; ballistic missile; micro-Doppler characteristics; characteristic parameter; scattering point

張瑜

張 瑜(1963-),男，河南沁陽(yáng)人，1986年畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)電磁場(chǎng)與微波技術(shù)專業(yè)，2005年前為中國(guó)電波傳播研究所高級(jí)工程師，現(xiàn)為河南師范大學(xué)物理與信息工程學(xué)院教授。曾先后主持國(guó)家“八六三”、自然科學(xué)基金、國(guó)防預(yù)研項(xiàng)目7項(xiàng)，省部級(jí)研究項(xiàng)目10項(xiàng)，參與研究項(xiàng)目數(shù)十項(xiàng)，在不同的學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文100多篇，多次獲部、省、市科技成果獎(jiǎng)。目前主要從事電磁波與微波技術(shù)理論與應(yīng)用研究工作。

利用雷達(dá)探測(cè)彈道導(dǎo)彈特有的微多普勒特征是進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別的新方法，而目標(biāo)體上散射點(diǎn)的選取是影響微多普勒特征參數(shù)提取的關(guān)鍵因素之一。首先建立彈道導(dǎo)彈彈頭運(yùn)動(dòng)模型并簡(jiǎn)要給出基于時(shí)頻分析法的彈頭目標(biāo)的微多普勒特征參數(shù)提取方法，然后根據(jù)散射點(diǎn)位置不同將目標(biāo)體上散射點(diǎn)分4類，而后通過仿真微多普勒特征參數(shù)的提取，進(jìn)而研究特征參數(shù)隨散射點(diǎn)的變化特性。仿真結(jié)果表明：在導(dǎo)彈錐形的頂部、底部邊沿、錐形面上選擇總量小于9的散射點(diǎn)，可以有效地提取導(dǎo)彈的微動(dòng)特征參數(shù)。隨著散射點(diǎn)數(shù)量的增加，提取微動(dòng)特征參數(shù)的難度也相應(yīng)增加，甚至無(wú)法提取微動(dòng)特征參數(shù)。

TN95

10.3969/j.issn.1671-637X.2017.11.001

張瑜，趙小納，王召迎.彈道導(dǎo)彈微動(dòng)特征散射點(diǎn)的選取[J].電光與控制，2017，24( 11) : 1-6.ZHANG Y，ZHAO X N，WANG Z Y.Selection of scattering points for obtaining fretting characteristics of ballistic missile[J].Electronics Optics & Control，2017，24( 11) : 1-6．

國(guó)家自然科學(xué)基金(61077037);河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃(172102210046)