【摘要】：微動(dòng)是指目標(biāo)或目標(biāo)構(gòu)件除質(zhì)心平動(dòng)以外的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和加速運(yùn)動(dòng)等微小運(yùn)動(dòng),微動(dòng)會(huì)對(duì)雷達(dá)回波產(chǎn)生多普勒調(diào)制效果,這種調(diào)制效果被稱(chēng)為微多普勒調(diào)制。而微多普勒特征能夠反映目標(biāo)的電磁散射特性、幾何結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性,近幾年來(lái)已經(jīng)成為彈道導(dǎo)彈類(lèi)目標(biāo)分類(lèi)識(shí)別的重要特征。本文主要研究了空間光滑錐體目標(biāo)的微多普勒提取以及參數(shù)估計(jì)問(wèn)題,從微動(dòng)對(duì)回波的微多普勒調(diào)制、回波的微多普勒提取和進(jìn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)估計(jì)三個(gè)方面展開(kāi)并進(jìn)行相關(guān)研究。論文的主要內(nèi)容可以概括為如下三點(diǎn):1、分析了光滑錐體目標(biāo)的散射特性以及遮擋效應(yīng),建立了光滑錐體目標(biāo)的等效散射點(diǎn)模型。以發(fā)射線性調(diào)頻(LFM)信號(hào)為例,分析了進(jìn)動(dòng)和章動(dòng)兩種微動(dòng)形式對(duì)目標(biāo)雷達(dá)回波的多普勒調(diào)制作用,詳細(xì)推導(dǎo)了其瞬時(shí)微多普勒頻率的數(shù)學(xué)形式。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。2、針對(duì)表面光滑的空間錐體目標(biāo),提出了一種線性調(diào)頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)結(jié)合隨機(jī)抽樣一致性(RANSAC)算法的微多普勒頻率提取方法。該方法不直接對(duì)微動(dòng)特性預(yù)先建模,而將回波分段后的信號(hào)近似為若干散射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的線性調(diào)頻信號(hào)分量的疊加,通過(guò)估計(jì)出各個(gè)線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率以及初始頻率,然后利用隨機(jī)抽樣一致性進(jìn)行模型擬合獲得不同散射點(diǎn)的微多普勒頻率曲線。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此算法的有效性和穩(wěn)健性。3、對(duì)于空間進(jìn)動(dòng)錐體目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)問(wèn)題,介紹了一種估計(jì)目標(biāo)進(jìn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法。分析了不同雷達(dá)視線角下錐頂與錐底散射點(diǎn)瞬時(shí)微多普勒頻率的變化關(guān)系,依據(jù)這種變化關(guān)系通過(guò)解方程的方法估計(jì)雷達(dá)視線角,然后估計(jì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù),實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)高度、底面圓半徑、旋轉(zhuǎn)中心到底面的距離和進(jìn)動(dòng)角的估計(jì),仿真結(jié)果表明了此算法的有效性。
[Abstract]:Fretting refers to the vibration, rotation and acceleration motion of the target or its components except the translational motion of the center of mass. The micro-motion will produce Doppler modulation effect on the radar echo, and this modulation effect is called micro-Doppler modulation. However, the micro-Doppler features can reflect the electromagnetic scattering characteristics, geometric structure and motion characteristics of the target, which has become an important feature of ballistic missile target classification and recognition in recent years. In this paper, the problem of micro-Doppler extraction and parameter estimation of spatial smooth conical target is studied. The micro-Doppler modulation of echo from fretting is studied. The micro-Doppler extraction of echo and the estimation of moving and structural parameters of the precession target are studied in this paper. The main contents of this paper can be summarized as follows: 1. The scattering characteristics and occlusion effect of smooth cone target are analyzed and the equivalent scattering point model of smooth cone target is established. Taking the linear frequency modulated (LFM) signal as an example, the Doppler modulation effect of precession and nutation on target radar echo is analyzed, and the mathematical form of instantaneous micro-Doppler frequency is deduced in detail. Finally, the correctness of the theoretical analysis is verified by simulation experiments. For the spatial conical object with smooth surface, a method of extracting micro-Doppler frequency based on linear frequency modulation (LFM) signal parameter estimation combined with random sampling consistent (RANSAC) algorithm is proposed. This method does not directly pre-model the fretting characteristics, but approximates the echo segmented signal as the superposition of the LFM signal components corresponding to several scattering points, and estimates the modulation frequency and the initial frequency of each LFM signal. Then the random sampling consistency is used to fit the model to obtain the microDoppler frequency curves of different scattering points. The effectiveness and robustness of the algorithm are verified by simulation experiments. A method for estimating the precession parameters and structural parameters of a spatial precession cone target is introduced. The variation of instantaneous micro-Doppler frequency between the conical top and the cone-bottom scattering point under different radar line-of-sight angles is analyzed. The radar line-of-sight angle is estimated by solving the equation according to this variation relationship, and then the motion parameters and structural parameters of the target are estimated. The target height, the radius of the bottom surface, the distance between the center of the rotation and the precession angle are estimated. The simulation results show the effectiveness of the proposed algorithm.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：E927;TN957.51

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本文編號(hào)：2208875