[发明专利]一种估计空间弹头进动周期的目标微动特征提取方法

摘要

本发明一种估计空间弹头进动周期的目标微动特征提取方法，要解决的技术问题是在弹头目标圆环处散射点表现出的非正弦时频曲线特性情况下，利用循环幅度差矩阵和平均循环幅度差系数完成对弹头目标进动周期的精确估计。并采用以下步骤来实施。第一步弹头进动回波时频二维矩阵获取；第二步计算循环幅度差矩阵；第三步计算平均循环幅度差系数；第四步弹头进动周期估计。本发明不仅对非正弦曲线、多分量耦合以及时频曲线不连续等非理想因素有较好的鲁棒性，而且弹头目标进动周期估计结果精度很高。

主权项

一种估计空间弹头进动周期的目标微动特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：弹头进动回波时频二维矩阵获取利用线性时频分析方法对空间弹头目标回波进行时频变换，以频率序列为行，记作m，m∈[0,M‑1]，M是总行数；以时间序列为列，记作n，n∈[0,N‑1]，N是总列数，排列成弹头进动回波时频二维矩阵f(m,n)；步骤二：计算循环幅度差矩阵从时频二维矩阵f(m,n)中第一列开始，按列计算所选取的列与矩阵f(m,n)中所有列的循环幅度差，然后取各自最小值，存成一行；依次进行上述计算，得到时频二维矩阵f(m,n)对应的循环幅度差矩阵MA，矩阵大小为N×N；步骤三：计算平均循环幅度差系数从MA中第一个对角线开始，依次取出相应对角线全部元素并计算均值，得到包含N个元素的平均循环幅度差系数Am(p)，p∈[0,N‑1]是MA中对角线序号；步骤四：弹头进动周期估计对Am(p)的波谷位置进行搜索，然后对所有搜索到的波谷位置取平均值得进度周期估计值；其中，在步骤一中，对弹头目标回波进行短时傅里叶变换；进动弹头目标圆环处散射表现为滑动型散射；其中，步骤一中所在的坐标系为O‑xyz，其中，O是弹头质心也为坐标系中心，x是横轴，y是纵轴，z是竖轴；弹头以O为支点围绕z轴进动，进动周期为fd是进动频率，进动角大小为θ；由雷达目标特性得到弹头回波由A、B、C、D和E五个强散射点回波构成；依据离散傅里叶变换形式，计算弹头目标进动回波时频二维矩阵为其中，m代表频率，n代表时间，l是时间变量，s[·]是弹头目标回波序列，h[·]是窗函数，e是指数函数，j是虚数单位；其中，进动周期Td≈3.846s；空间进动弹头圆环处散射点回波时频曲线是非理想正弦曲线形式，fB是散射点B对应时频曲线理论值，fC是散射点C对应时频曲线理论值；弹头目标回波是多分量信号，B、C两点时频曲线相互耦合叠加并出现断续现象，会导致传统目标特征提取方法出现误差；其中，在步骤二中，从f(m,n)的n列中任意取两列n1和n2，记为f(m,n1)和f(m,n2)，计算两者的循环幅度差矩阵；循环幅度差公式为其中，k∈[0,M‑1]是频率变量，modM(m+k)表示m+k对M取模后的余数，f(modM(m+k),n2)表示f(m,n2)中第modM(m+k)个元素；取循环幅度差最小值并进行归一化其中mink(A(k；n1,n2))表示按k取A(k；n1,n2)中所有元素的最小值；按公式二和公式三顺序对f(m,n)中所有列两两计算循环幅度差，得到循环幅度差矩阵为其中，Am(0,0)表示n1＝0，n2＝0时对应的循环幅度差最小值，Am(0,1)表示n1＝0，n2＝1时对应的循环幅度差最小值，依次类推，Am(N‑1,N‑1)表示n1＝N‑1，n2＝N‑1时对应的循环幅度差最小值；其中，在步骤三中，依次取循环幅度差矩阵MA中第p个对角线上的所有元素，然后求均值得到平均循环幅度差系数为Am(p)＝mean(diag(MA,p))   (公式五)其中，mean表示均值，diag(MA,p)＝{MA(n1,n2),n1＝n2+p},p∈[0,N‑1]；其中，在步骤四中，对平均循环幅度差系数的波谷位置进行搜索，然后对Q个搜索到的波谷位置{n1,n2,…,nQ}取平均值得到进度周期估计值q∈[1,Q]表示第q个波谷，TR是雷达脉冲重复周期。