空间进动锥体目标窄带雷达成像算法_丁小峰

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1、中国科学:技术科学2010年第40卷第6期:686~694《中国科学》杂志社www.scichina.comtech.scichina.comSCIENCECHINAPRESS论文空间进动锥体目标窄带雷达成像算法①*①①①②丁小峰,范梅梅,魏玺章,黎湘,肖怀铁①国防科技大学空间电子信息技术研究所,长沙410073;②国防科技大学电子科学与工程学院,长沙410073*E-mail:pla0823@sina.com收稿日期:2009-06-15;接受日期:2010-01-18摘要弹道中段目标成像技术是弹道导弹防御系统的核心技术.由于弹道导弹中段飞行过关键词程中具有空间进动形式,宽带ISAR

2、成像雷达无法利用统一的相位补偿函数进行相位补偿,窄带雷达成像时频分析导致成像结果的模糊.本文提出一种利用窄带雷达实现空间进动锥体目标成像的算法,算法广义Radon变换采用高分辨时频分析技术获取进动目标散射中心多普勒历程;采用广义Radon变换理论,提取目标散射中心的时频多普勒曲线参数,在参数空间内实现目标散射中心的二维重构.暗室测量数据的试验结果表明,算法可有效实现对进动目标的窄带雷达成像.1引言心时频多普勒曲线参数到成像平面位置坐标的映射方程,进而实现散射中心位置的二维重构.算法基于宽带ISAR成像需假设目标回波信号经过包络弹道中段目标的空间进动特性,从新的角度实现中对齐之后,距离单

3、元的相位误差仅由目标的径向运段弹头类目标的窄带雷达成像.动引起,可以用统一的相位补偿函数进行相位补偿.本文结构安排如下:第2节建立空间进动锥体运同时,ISAR成像要求目标在相干积累时间内均匀转动模型;第3节介绍本文采用的短时傅立叶变换过一个小的角度,各距离单元内散射中心相对于雷(ShortTimeFourierTransform-STFT)和Wigner-Ville达回波具有恒定的多普勒.对于中段进动弹头、强机时频分布(Wigner-VilleDistribution-WVD)联合分布动飞行器、高速旋转卫星等具有复杂运动形式的空间算法(简称SM方法).第4节介绍GRT实现方法;第目标的

4、成像,通常需要在传统的距离—多普勒ISAR5节介绍TFD-GRT成像算法流程.最后给出结果及成像算法基础上,结合目标具体运动形式对回波信[1,2]分析.号进行补偿.利用窄带雷达实现空间进动锥体目标的成像是解决弹道中段目标成像与识别问题的新的思路.本2空间进动锥体运动模型文提出一种基于时频分布和广义Radon变换2.1空间进动锥体姿态角模型(Time-FrequencyDistributionandGeneralizedRadonTransform;以下简称TFD-GRT)的窄带雷达空间进动弹道中段目标通常利用自旋产生的陀螺效应保锥体目标成像算法,算法利用GRT提取进动目标窄持空间定向以

5、满足再入段零攻角的要求.由刚体姿[3,4]带雷达回波的时频多普勒曲线参数,推导散射中态力学知识,刚体自旋时如果有横向干扰(弹头和引用格式:DingXF,FanMM,WeiXZ,etal.Narrowbandimagingmethodforspatialprecessioncone-shapedtargets.SciChinaTechSci,2010,53:942−949,doi:10.1007/s11431-010-0112-6中国科学:技术科学2010年第40卷第6期诱饵被释放过程中不可避免产生干扰),刚体将产生进动;若刚体进动过程中不再受外力矩干扰,进动角度值恒定.图1给出弹道中段

6、目标简化运动模型,锥角γγ

7、本文用向量可表示为r1=(cos,sincosθθωθωtt,sinsin),雷于窄带成像的基础.构建空间进动锥体目标多普勒达入射波向量为r=−(cos,0,sin)ττ,则目标相对调制模型,如图3所示.2[7]于雷达视线的姿态角与时间、进动角的关系式由下式图3中应用了三种空间坐标系.弹体坐标系表示:(x,y,z);雷达坐标系(U,V,W);参考坐标系(X,Y,Z).弹体坐标系(x,y,z)为动态坐标系,该坐标系随着弹道中rr12cosϕ==s