[发明专利]一种基于质心高度参量消除的弹道导弹结构参数估计方法

说明书

发明公开了一种基于质心高度参量消除的弹道导弹结构参数估计方法。该方法为：首先建立弹道导弹目标几何模型，构造目标函数；然后对目标发射单一频率脉冲，接收目标的回波并进行时频变换，获得回波的时频图；对时频图中进行拟合，得到锥底和锥顶瞬时微多普勒曲线；根据锥顶瞬时微多普勒曲线中相邻两次的极大值，得到目标的进动周期，将锥底瞬时微多普勒曲线一个周期内的前半个周期和后半个周期相加，得到目标曲线；最后对目标曲线和目标函数进行最小二乘，得到目标的半径和进动角；利用锥顶和锥底瞬时微多普勒曲线的极大值，得到目标的高度和质心高度。本发明消除了质心高度参量对弹道导弹结构参数估计的影响，提高了弹道导弹目标估计的准确性。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别是一种基于质心高度参量消除的弹道导弹结构参数估计方法。

背景技术

弹道导弹在空中高速飞行时，自旋运动保持了其姿态的稳定性，横向的干扰会使自旋运动转化为进动的形式，其中自旋是指弹道导弹绕自身对称轴的旋转运动，进动是指弹道导弹在自旋的同时绕锥旋轴的旋转。

空间目标识别是弹道导弹防御系统中至关重要的环节。中段飞行是弹道导弹飞行过程中历时最长的，且所处的空间环境相对简单，此时的目标表现为目标在平动的同时还绕质心小幅转动。进动可以反映出更多的目标特征，如目标尺寸大小和质量分布等，这些特征对于真假目标识别是十分重要的，因此利用进动进行的目标参数估计得到了越来越多的研究。

当目标进动时，被其反射的雷达回波会受到调制，这种调制体现在两个方面：微距调制与微多普勒频率调制。微距调制主要是针对宽带雷达提出的，表现为目标散射中心位置在回波一维距离像序列上周期性变化。微距调制是目标散射中心相对雷达距离发生变化引起的，可以用来对目标尺寸和进动参数进行估计，现有方法也大多是利用一维距离像序列进行参数估计的。而微多普勒频率调制主要是针对窄带雷达提出的，表现为目标散射中心速度相对雷达的变化。相对于微距变化，微多普勒频率的优势在于其对雷达带宽要求低，且由于电磁波波长短，因此频率变化幅度更大，更容易被提取利用。但是，该两类方法均无法消除质心高度参量对弹道导弹结构参数估计的影响，导致弹道导弹目标估计的误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够消除质心高度参量对弹道导弹结构参数估计的影响，提高弹道导弹目标估计的准确性的弹道导弹结构参数估计方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于质心高度参量消除的弹道导弹结构参数估计方法，包括以下步骤：

步骤1、建立弹道导弹目标几何模型，获得弹道导弹目标回波的锥底瞬时微多普勒理论曲线和锥顶瞬时微多普勒理论曲线，利用锥底瞬时微多普勒曲线的周期性构造目标函数；

步骤2、对弹道导弹目标发射持续时间τ的单一频率脉冲，接收该段时间τ内弹道导弹目标的回波；

步骤3、对接收到的回波进行时频变换，得到弹道导弹目标回波的时频图；

步骤4、对时频图中的曲线进行拟合，得到锥底瞬时微多普勒曲线和锥顶瞬时微多普勒曲线；

步骤5、根据锥顶瞬时微多普勒曲线中相邻两次的极大值，得到弹道导弹目标的进动周期；

步骤6、利用弹道导弹目标的周期性，取锥底瞬时微多普勒曲线一个周期内的前半个周期和后半个周期进行相加，得到目标曲线；

步骤7、对目标曲线和目标函数进行最小二乘，得到弹道导弹目标的半径和进动角；

步骤8、利用锥顶瞬时微多普勒曲线和锥底瞬时微多普勒曲线的极大值，得到弹道导弹目标的高度和质心高度。

进一步地，步骤1所述的建立弹道导弹目标几何模型，获得弹道导弹目标回波的锥顶瞬时微多普勒理论曲线和锥底瞬时微多普勒理论曲线，利用锥底瞬时微多普勒曲线的周期性构造目标函数，具体如下：