[发明专利]一种稠密大气内无推力高速飞行目标类别辨识系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达测量目标类别的系统及方法，具体涉及一种稠密大气内无推力高速飞行目标类别辨识系统及方法。

背景技术

高速目标再入大气层时，受到大气阻力的作用而呈现减速特性，不同类别目标的减速特性有所差异。稠密大气内无推力高速飞行目标的这种减速特性可用质阻比衡量，质阻比是辨识稠密大气内无推力高速飞行目标类别的运动特征，其倒数也称为弹道系数。

质阻比是目标质量和外形特性的组合参数，主要取决于其质量与迎风面积的比值，一定程度上可认为是质量的面分布量纲。再入飞行速度远大于声速的高速目标，其质阻比可认为是常量。再入目标在大气层内运动时，其质阻比估计存在一个动态收敛的过程；质阻比不同的目标受到的大气阻力不同，呈现出不同的减速特性，质阻比估计的收敛高度及目标类别辨识高度也有差异。因而，稠密大气内无推力高速飞行目标质阻比估计及类别辨识的难点与关键主要包括：质阻比的精确估计、质阻比估计的收敛辨识和目标类别的准确辨识。为解决这些问题，主要有三类技术途径。

第一类技术途径，根据质阻比的物理意义与雷达对目标的测量(或由测量滤波所得目标运动参数)之间的关系式计算质阻比。文献“基于解析法的再入目标实时质阻比估计”提出了一种基于解析方法实时计算质阻比的算法，可在较高的海拔高度上对质阻比进行实时估计，然而，在实际应用中，雷达测量精度对算法的影响还需深入研究。这种方法运算快，约束条件少，但相对来说精度较差。质阻比估计存在一个收敛的过程，文献“基于解析法的再入目标实时质阻比估计”并未给出质阻比估计收敛性的实时辨识方法，也并未给出稠密大气内无推力高速飞行目标类别的辨识方法。

第二类技术途径，根据不同类目标质阻比不同引起的运动特性差异(相对速度、相对位移、相对能量等)，对稠密大气内无推力高速飞行目标进行辨识。文献“稀薄大气层内轻诱饵速度识别法”研究了稀薄大气对轻诱饵的减速作用，通过地基雷达高精度多普勒测速和轨迹估计信息，获取轻诱饵气动特性并进行辨识。这种方法可以避免质阻比估计的收敛过程，不需要对大气模型建模，但不能辨识出弹头目标。

第三类技术途径，基于再入运动方程，将质阻比作为状态向量的一个元素，利用非线性滤波方法实时估计质阻比。文献“A track filter for reentry objects with uncertain drag”提出了一种七维Kalman滤波器，将质阻比作为第七个状态变量，对于质阻比变化比较剧烈的情况，也能对进行良好的滤波跟踪，该方法已经应用到了位于夸贾林导弹靶场的毫米波雷达中。这种方法紧密结合再入目标运动方程，精度较高；但质阻比估计存在一个收敛的过程，文献“A track filter for reentry objects with uncertain drag”并未给出质阻比估计收敛性的实时辨识方法。

综上可知，现有的稠密大气内无推力高速飞行目标质阻比估计与类别辨识方法，或相对来说质阻比估计精度较差；或不能辨识出弹头目标；或仅仅估计质阻比，却未给出质阻比估计收敛性的实时辨识方法，也并未给出稠密大气内无推力高速飞行目标类别的辨识方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种稠密大气内无推力高速飞行目标类别辨识系统及方法，可以解决稠密大气内无推力高速飞行目标质阻比的精确估计、质阻比估计的收敛辨识和目标类别的准确辨识三大问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种稠密大气内无推力高速飞行目标类别辨识系统，包括初始化模块、质阻比估计模块、质阻比估计收敛辨识模块和目标类别辨识模块，

所述初始化模块，其用于通过初始两拍的雷达测量数据对质阻比估计模块、质阻比估计收敛辨识模块和目标类别辨识模块中的变量进行初始化；

所述质阻比估计模块，其用于通过接收第K拍的质阻比估计模块中变量的值和第K+1拍的雷达测量数据，采用非线性滤波器以递归滤波的方法估计质阻比，得到第K+1拍的质阻比估计值；

所述质阻比估计收敛辨识模块，其用于通过接收第K拍的质阻比估计收敛模块中变量的值和第K+1拍的质阻比估计值，递推计算第K+1拍的质阻比估计收敛概率，并辨识质阻比估计的收敛性；

所述目标类别辨识模块，其用于通过接收第K拍的目标类别辨识模块中变量的值、第K+1拍的质阻比估计值和第K+1拍的质阻比估计收敛概率，递推计算目标类别概率，辨识稠密大气内无推力高速飞行目标的类别。