高分辨雷达欠采样条件下中段目标微动特征提取方法研究

Micro-motion is the inherent attribute of targets in mid-course. Also, it is important feature information for ballistic targets recognition. The high resolution radar always has the characteristic of wide-band, high center frequency and low pulse repetition frequency. There are many problems when utilize the wide band to survey the mid-course targets with micro-motion, such as it is difficult for translation compensation, it is easily lead to sub-sampling in cross-range dimension. This project system studies how to extraction features for ballistic target in midcourse based on micro-doppler effect for high-resolution radar echo with sub-sampling. Based on establishing the signal model for high resolution radar echo from targets in mid-course, the echo performance under sub-sampling situation will be analyzed. Also, the relationship between the scattering center position variance and it’s phase variance in range-slow time image will be analyzed. Then, the translation motion compensation method will be researched, which include alignment and phase correction. According to the translation compensation condition, feature extraction methods which utilizing the position variance information or comprehensive utilizing the position and phase variance information of range-slow time image will be researched. The micro-motion feature and structure feature will be obtained, which will provide effective features for mid-course targets recognition. The anticipate results of this project will improve the information acquire ability of high resolution radar, provide theoretical basis and technical support for improving ballistic target recognition ability of our county, which if of great theoretical and practical value.

微动反映了中段目标固有运动属性，是中段目标识别的重要特征信息。高分辨雷达带宽大、重频低、载频高，当利用其对具有微动特性的中段目标进行探测时，存在平动补偿困难、方位向容易欠采样等问题。本项目对高分辨雷达欠采样条件下的中段目标特征提取方法进行深入研究。在对高分辨雷达微多普勒效应进行参数化表征的基础上，分析欠采样对雷达回波的影响及距离-慢时间像中散射中心位置变化信息与相位变化信息的对应关系；研究高分辨雷达欠采样条件下的平动包络补偿、平动相位校正方法；根据平动补偿的不同程度，分别研究基于距离-慢时间像散射中心位置变化信息及综合利用位置/相位变化信息的微动目标特征提取方法，实现结构参数与微动参数的联合估计，为中段目标识别提供有效特征来源。其预期研究成果可提高高分辨雷达的信息获取能力，为提升我国弹道目标探测识别能力提供理论基础和技术支撑，具有十分重要的理论意义和实用价值。

本项目将高分辨雷达与微多普勒效应紧密结合，通过对高分辨体制下的微多普勒效应参数化表征、高精度平动补偿及基于距离-慢时间像的结构参数与微动参数联合估计等问题进行系统研究，为高分辨雷达欠采样条件下弹道目标识别技术的进一步研究及实际应用提供了理论依据和技术手段。具体研究包括以下内容：（1）对典型微动目标的高分辨雷达回波特性进行了研究，建立了LFM高分辨体制及SF高分辨体制的微动目标回波参数化模型，分析了微动的可分辨性及表现形式，为高分辨雷达欠采样条件下的微动特征分析点的了理论前提。（2）对弹道目标平动补偿进行了深入研究。针对弹道目标的运动特性，分别提出了基于包络变化、基于共轭延迟相乘、基于散射中心相位信息、基于特显点信息的多种平动参数估计技术，实现了平动参数高精度估计和补偿。（3）对欠采样条件下的微动特征与结构特征联合估计算法进行了深入研究。基于散射中心的位置变化，提出了距离像序列散射中心关联算法，实现了散射中心的有效关联；在此基础上，提出了基于散射中心投影位置变化的进动参数估计算法，实现了欠采样下基于位置变化信息的微动特征提取；此外，还对欠采样下的多目标ISAR成像算法和基于压缩感知的欠采样条件下微动特征估计算法进行了研究，实现了欠采样下的群目标ISAR成像及微动特征估计。通过对该项目的研究，发表期刊论文24篇，其中SCI 检索期刊论文9篇，EI 检索期刊论文7 篇，中文核心期刊论文8篇。EI 检索会议论文3篇。出版专著1部并获批国防科技图书出版基金资助。申请国防专利1项。完成了相应计算、仿真和分析程序的开发。本项目得研究成果可提高高分辨雷达的信息获取能力，为提升我国弹道目标探测识别能力提供理论基础和技术支撑，具有较为重要的理论意义和实用价值。