[发明专利]利用空间映射优化进动锥体目标参数的方法

说明书

本发明公开了一种利用空间映射优化进动锥体目标参数的方法。该方法利用空间映射优化方法估计空间锥体目标的几何参数和微动参数。具体步骤为：首先建立空进映射的粗模型和细模型，粗模型为散射中心模型，粗模型的精度比较差但是计算速度比较快。细模型为全波电磁仿真旋转对称体矩量法(BoRMoM)，它的仿真精度高，但是计算耗时，资源消耗比较大。本发明的根本思想就是，建立粗模型和细模型之间的映射关系，将对细模型的参数更新和优化转化为对粗模型参数的更新和优化，因为在粗模型中更新参数计算模型可以极大的提高效率。本发明最后用梯度下降法在精确解周围寻找更精确的解，与现有估计方法相比可以有效提高锥体目标参数估计的精度。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体地说，是一种利用空间映射优化进动锥体目标参数的方法。

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利用空间映射优化进动锥体目标参数的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种利用空间映射优化进动锥体目标参数的方法，步骤如下：

步骤1、建立几何绕射散射中心模型，

步骤2、得到粗模型的最优参数矢量令

步骤3、初始化矩阵B⁽¹⁾＝I，根据B⁽ⁱ⁾h⁽ⁱ⁾＝-f⁽ⁱ⁾求解增量步长h⁽ⁱ⁾；

步骤4、更新细模型的参数矢量

步骤5、细模型的参数矢量带入细模型中仿真，如果满足误差要求则停止算法；

步骤6、根据参数提取过程得到粗模型参数矢量计算残余向量

步骤7、更新矩阵B⁽ⁱ⁺¹⁾，i+1，转至步骤2，直到细模型仿真满足要求。

进一步地，步骤1所述的散射中心模型，具体如下：

散射中心理论依赖于建立准确的模型，现在散射中心模型主要有理想点模型、几何绕射模型(GTD)、属性散射中心模型。根据弹头锥体目标的特性本发明采用GTD模型。

雷达系统以扫频和扫角的方式对目标进行观测，f＝f₀…f_N-1为发射信号扫频，N为频点数。θ＝θ₀…θ_M-1为所有的观测角度，M为总的扫角数目。

GTD模型的数学表达式如下：