【摘要】：微動是指目標或目標構件除質心平動以外的振動、轉動和加速運動等微小運動,微動會對雷達回波產(chǎn)生多普勒調制效果,這種調制效果被稱為微多普勒調制。而微多普勒特征能夠反映目標的電磁散射特性、幾何結構和運動特性,近幾年來已經(jīng)成為彈道導彈類目標分類識別的重要特征。本文主要研究了空間光滑錐體目標的微多普勒提取以及參數(shù)估計問題,從微動對回波的微多普勒調制、回波的微多普勒提取和進動目標的運動及結構參數(shù)估計三個方面展開并進行相關研究。論文的主要內(nèi)容可以概括為如下三點:1、分析了光滑錐體目標的散射特性以及遮擋效應,建立了光滑錐體目標的等效散射點模型。以發(fā)射線性調頻(LFM)信號為例,分析了進動和章動兩種微動形式對目標雷達回波的多普勒調制作用,詳細推導了其瞬時微多普勒頻率的數(shù)學形式。最后通過仿真實驗驗證了理論分析的正確性。2、針對表面光滑的空間錐體目標,提出了一種線性調頻信號參數(shù)估計結合隨機抽樣一致性(RANSAC)算法的微多普勒頻率提取方法。該方法不直接對微動特性預先建模,而將回波分段后的信號近似為若干散射點對應的線性調頻信號分量的疊加,通過估計出各個線性調頻信號的調頻率以及初始頻率,然后利用隨機抽樣一致性進行模型擬合獲得不同散射點的微多普勒頻率曲線。通過仿真實驗驗證了此算法的有效性和穩(wěn)健性。3、對于空間進動錐體目標的參數(shù)估計問題,介紹了一種估計目標進動參數(shù)和結構參數(shù)的方法。分析了不同雷達視線角下錐頂與錐底散射點瞬時微多普勒頻率的變化關系,依據(jù)這種變化關系通過解方程的方法估計雷達視線角,然后估計目標的運動參數(shù)和結構參數(shù),實現(xiàn)了目標高度、底面圓半徑、旋轉中心到底面的距離和進動角的估計,仿真結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.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：E927;TN957.51

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本文編號：2208875