[发明专利]雷达识别真假弹头的方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体的讲是涉及基于LOUD检测器的MIMO雷达对真假弹头识别方法。

背景技术

弹道导弹目标检测和识别是雷达空间目标检测和识别领域的难题。根据导弹目标的飞行特点和规律，通常将中远程导弹等弹道目标的飞行过程分为：助推段、中间段、再入段。在弹道导弹飞行中间段，弹头会释放一些轻诱饵、重诱饵、箔条等假目标以欺骗和干扰敌方，这些假目标往往与真弹头目标在外形尺寸、外表涂层和电磁红外特性等特征上很相似。因此如何从相似的目标中判别出真弹头是识别问题的关键。

为达到隐身（减小雷达RCS，即雷达散射截面）和飞行姿态控制等目的，在弹道中间段及再入段飞行过程中弹头存在着自旋运动。同时由于弹头的重力结构和飞行过程中的释放诱饵过程和陀螺仪稳定方向等多因素共同作用，弹头会存在微动效应，这种运动特性可以为真假弹头识别提供依据。研究指出雷达目标飞行过程中由于自身部件的自旋和一些扰动造成的细微运动（以下简称微动）可以被雷达系统提取和识别（文献：Micro-Doppler Effect in Radar:Phenomenon,Model,and Simulation Study,V.C.Chen,F.Li,S.Ho,and H.Wechsler,IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,vol.42,pp.2-21,2006）。

对微动效应的运动建模有自旋、锥旋、摆动、进动和章动等模型，这些细微运动和目标的平动运动相叠加，共同作用到雷达回波上。与目标的平动运动相比，微动效应从其产生原理和运动特征上更能表现中段弹头目标和诱饵等假目标的运动差异。

多输入多输出（MIMO）雷达是一种多天线同时收/发信号的雷达系统，按照天线摆放位置和系统设置参数可以分为：分置天线MIMO雷达和共置天线MIMO雷达。前者天线之间距离较大，各回波信号之间互不相关；后者天线位置较为紧密，通过相位上的相干积累提高估计和检测性能。相比传统相控阵雷达，分置天线MIMO雷达的天线结构带来了空间、频率等方面的系统分集增益（文献：Spatial Diversity in Radars-Models and Detection Performance,Alexander M.Haimovich,Rick S.Blum,Leonard J.Cimini,D.Chizhik,IEEE transactions on signal processing,Volume:54,Issue:3,Page(s):823-838,March2006）。使用分置天线MIMO雷达对目标的位置和速度进行估计，可以从多个维度获得目标运动参数信息，有效克服对称扩展目标的微动多普勒频率互相干扰抵消现象，从而为我们分析目标的微动效应和识别的特征提供了更多运动细节信息。

状态空间模型是一种有效分析系统变化规律的方法，适合描述复杂的动态时域系统模型。它包括两个模型：一是状态方程模型，反映动态系统在输入变量作用下在某时刻状态变化规律；二是观测方程模型，它将系统在某时刻的输出和系统的状态及输入变量联系起来。状态空间模型表征了由系统状态方程描述的系统内部状态的变化对系统输出/观测值的影响。

发明内容

本发明提供了一种雷达识别真假弹头的方法，可以快速地检测出雷达目标弹头的运动特征变化，实现真、假弹头目标的识别。

本发明雷达识别真假弹头的方法，包括步骤：

a.构造能够反映目标弹头特征的状态向量：以目标弹头的运动特征为识别依据，将三维空间中目标弹头的位置和速度向量作为状态向量；

b.将目标弹头的运动特征映射到状态矩阵：对弹道中段飞行的目标弹头进行运动分析和建模，建立连续时间运动状态方程，再离散化所述的运动状态方程，将目标弹头的运动模型和特征反映到离散时间运动状态方程的状态矩阵中；

c.建立观测量与目标弹头运动状态向量的联系：通过雷达对目标弹头的运动信息进行估计，得到各时刻雷达坐标下目标弹头的位置和速度向量的最大似然估计值，将所述的估计值作为系统观测量，根据观测量的模型建模为目标弹头的真实运动状态向量与高斯白噪声的叠加；

d.建立假设检验：根据目标弹头是否因为微动效应而使所述的状态矩阵发生变化，构建二元假设检验问题判别目标弹头的真假；