利用FFT方法分析自旋目标RCS变化周期

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1、第31卷第l期飞行器测控学报v01．31No．11111笙!旦』Q塑￡堕垒!Q!曼卫垒竺竺竺!垦!!!!壁g!皇竺塾旦壁!壁g!里!坠：!!!!利用FFT方法分析自旋目标RCS变化周期。张渊，张爱成(北京航天飞行控制中心·北京·100094)摘要：提出了分析自旋稳定目标RCS(雷达反射截面积)变化周期的FFT(快速傅里叶变换)模型，并分段对特定的多个同类型目标做了算例分析，显示出相对其他目标，自旋稳定目标在起旋前频谱能量主要集中在极低频(o．5Hz以下)；在起旋后，除了在极低频部分有集中的能量，在某些频点附近可

2、能会出现相对比较集中的能量。最后给出了该自旋稳定目标RCS变化周期的量化结果和适用性结论。关键词：快速傅里叶变换(FFT)；自旋稳定目标；雷达反射截面积(RCS)变化周期中图分类号：TN957．51；V556．6文献标识码：A文章编号：1674—5620(2012)01—0026—04AnalysisoftheRCSVariationCycleofSpin-StabilizedObjectsUsingFFTMethodZHANGYuan，ZHANGAicheng(BeijingAerospaceControlC

3、enter，Beijing100094)Abstract：ThispaperproposesanFFT(FastFourierTransform)modelforanalysisofthevariationcycleoftheRCS(RadarCrossSection)ofaspin—stabilizedobject．Segmentedanalysisofmultipleobjectsofthesametypeshowsthattheenergyofspin—stabilizedobjectsisconcent

4、ratedinthelowfrequencyspectrum(below0．5Hz)beforestartofspin．Afterstartofspin，energymayalsobeconcentratedaroundsomeotherfrequencypointsbesidesconcentratedenergyinthelowfrequencyspectrum．Quantitativeresultsandapplicabilityconclusionsaregivenfortheproposedmodel

5、．Keywords：FastFourierTransform(FFT)；Spin-StabilizedObject；RadarCrossSection(RCS)VariationCycle05l旨空间载有有效载荷的飞行器通常需要采用姿态稳定的措施。通过使飞行器绕其纵对称轴旋转实现姿态稳定是其中的一种方式，称为自旋稳定方式。采用自旋稳定方式的飞行器在大气层内飞行的过程中，会受到干扰力矩的扰动，比如旋转力矩不平衡、大气气流等，造成飞行器纵对称轴指向的进动或章动。通过飞行动力学仿真和飞行过程视景仿真确认了该现象的存在

6、，数据和视觉观察表明这种章动通常是低频的。飞行器的这种状态会造成雷达观测视角的变化，引起目标RCS(雷达反射截面积)的变化口]，其中包含姿态扰动造成的附加频谱调制分量[2]、周期性变化信息。雷达测量的目标反射截面积信息是一组时间序列的电信号，是含有多种频率成分的综合时域信息。根据信号分析学的原理，一个复杂时域信号在给定的条件下，可以分解成若干单一频率的信号。为此，采用FFT(快速傅里叶变化)的方法，对雷达信号进行转换与计算，得出该时域信号在频域中的频谱分布，并从中找出符合实际情况的信息幅度、周期性等特征。1FF

7、T算法求解1．1FFT计算频谱的公式傅里叶变换将信号从时域转换为频域，可以进行模拟信号的频谱分析。FFT是DFT(离散傅里叶变换)的一种快速算法。DFT将有限长序列信号从时域转换为频域，可以进行数字信号的频域分析。为了实现DFT在计算机上的快速实现，提出了*收稿日期：2011—10一27；修回日期：2011—11一09第一作者简介：张渊(1954)，男，学士，研究员，主要研究方向为航天器测量与控制技术；E—mail：ac—zh2078@126．corn第1期张渊，等：利用FFT方法分析自旋目标RCS变化周期FF

8、T[2]。利用FFT可以进行频谱中的振幅谱、相位谱以及功率谱分析。假设一个数据时域序列为，、fx(nTl)，0≤挖≤No一110，N。≤卵≤N则其频域变换如下x(是)一∑x(nT，)e叫符M，0≤咒≤N一1频谱X(k)由实部【，和虚部V组成X(忌)一U(忌)+V(尼)则频谱中的振幅谱A(忌)、相位谱∞(志)为觚H矾¨础)一arctan器其中频谱某频域中振幅谱A(是)和够(是)包含了各目