宽带全极化雷达空间目标几何结构反演研究

Ground or sea Based Radar which is high-resolution and full-polarization is the main sensor in the ballistic missile defense system (BMDS).Target recognition ability of this radar limits the whole system performance. The performance would be improved by joint processing between the high-resolution image and polarization. The method of joint processing has been an important problem in the fields of missile defense.. For geometrical structure retrieval of space target, this report involves the following several research areas. Polarimetric scattering of the typical ballistic missile is researched and the attributed scattering center model of ballistic missile using fully polarized radar returns is set. The feature parameter estimation of the fully polarized scattering center is studied and its performance is analyzed subsequently. Finally, the novel retrieval scheme based on fusion of features which are extracted by joint processing between the high-resolution image and polarization is proposed. The research findings will enrich the theory of polarization feature extraction and recognition of ballistic missile. And finally improve the recognition ability of BMDS.

具有高分辨全极化测量能力的地/海基雷达是反导防御系统中的核心传感器，其目标识别能力一直限制着整个系统的性能。进一步挖掘极化信息在真假弹头目标识别中的潜力，提升雷达的真假弹头识别能力，是反导防御中的前沿课题。. 本项目围绕空间目标高精度几何反演这一目标，研究典型弹道目标的高分辨全极化散射特性，构建特别针对散射结构类型的弹道目标相干极化散射模型；研究弹道目标的全极化散射中心提取方法，提取目标的空频域极化散射特征，包括散射中心位置、散射矩阵幅度、相位等；研究基于多特征融合的散射中心结构判别、几何参数提取与结构反演方法。研究成果将丰富和完善弹道目标的极化特征提取与识别理论，最终提升反导防御系统的智能化识别能力。

雷达在弹道导弹防御的各个环节均发挥着不可替代的关键作用,其中对弹头目标的有效识别是导弹防御系统中雷达的核心任务，是实现目标拦截的重要基础。进一步挖掘极化信息在真假弹头目标识别中的潜力，提升雷达的真假弹头识别能力，已成为制约反导防御系统性能的瓶颈问题。. 本项目围绕空间目标高精度几何反演这一目标，面向反导防御系统中的宽带全极化体制雷达，充分挖掘和利用雷达系统高分辨、全极化的信息优势。首先开展了弹道目标高分辨、全极化散射机理分析，在此基础上完成了属性散射中心的精确建模，从而提高了弹道目标雷达回波特性的认识。其次研究了基于弹道目标全极化散射模型的极化矢量信号处理方法，利用全极化的方法提取散射中心的位置、频率色散类型、散射强度等几何结构参数以及进动频率、进动角等进动参数，提高了特征提取的精度。接着研究了弹道目标散射结构类型判别方法，利用散射中心在极化域、空域、频域所表现出来的诸多特征，结合典型弹道目标的外形，将目标体上的局部强散射结构等效为某种基本结构类型。最后探索性的分析了弹道目标几何参数提取方法，根据极化散射幅度序列与姿态角及目标几何尺寸间的对应关系，提取散射结构的半径、长度、锥角等几何参数特征，进而完成几何结构的拼接与反演。. 课题组一方面完成了6类典型目标的电磁计算、暗室静态测量、暗室动态测量数据，利用暗室数据和仿真数据对提出的流程和算法进行验证分析。另一方面还与国内多家科研机构开展合作交流，赴中电科集团第14研究所、航天科技集团一院14所等单位，利用实测数据对课题组提出的空间目标散射中心参数化估计方法和动态极化散射特征提取流程和算法进行了优化和改进，最后利用实测数据对算法结果进行了验证。. 研究成果将丰富和完善弹道目标的极化特征提取与识别理论，最终提升反导防御系统的智能化识别能力。