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基于相位测距的宽带雷达弹道目标微动几何参数估计

魏嘉琪 张磊 刘宏伟 周叶剑

魏嘉琪, 张磊, 刘宏伟, 周叶剑. 基于相位测距的宽带雷达弹道目标微动几何参数估计[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(9): 2227-2234. doi: 10.11999/JEIT171233
引用本文: 魏嘉琪, 张磊, 刘宏伟, 周叶剑. 基于相位测距的宽带雷达弹道目标微动几何参数估计[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(9): 2227-2234. doi: 10.11999/JEIT171233
Jiaqi WEI, Lei ZHANG, Hongwei LIU, Yejian ZHOU. Micro-motion and Geometric Parameters Estimation of Wide-band Radar Cone-shaped Targets Based on Phase-derived Range[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(9): 2227-2234. doi: 10.11999/JEIT171233
Citation: Jiaqi WEI, Lei ZHANG, Hongwei LIU, Yejian ZHOU. Micro-motion and Geometric Parameters Estimation of Wide-band Radar Cone-shaped Targets Based on Phase-derived Range[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(9): 2227-2234. doi: 10.11999/JEIT171233

基于相位测距的宽带雷达弹道目标微动几何参数估计

doi: 10.11999/JEIT171233
基金项目: 国家自然科学基金(61771372, 61771367)
详细信息
    作者简介:

    魏嘉琪:女,1994年生,博士生,研究方向为ISAR成像

    张磊:男,1984年生,副教授,研究方向为SAR/ISAR成像与运动补偿

    刘宏伟:男,1971年生,教授,研究方向为宽带雷达信号处理

    周叶剑:男,1993年生,博士生,研究方向为ISAR成像

    通讯作者:

    张磊  leizhang@xidian.edu.cn

  • 中图分类号: TN957.51

Micro-motion and Geometric Parameters Estimation of Wide-band Radar Cone-shaped Targets Based on Phase-derived Range

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61771372, 61771367)
  • 摘要: 针对传统方法基于宽带回波距离像包络信息提取微动分辨率较低这一问题,该文提出了一种结合宽带回波距离像包络信息和相位信息的微动特征参数化估计新方法。该方法通过对回波距离像包络分段并对各段进行Keystone变换实现距离方位解耦和,得到目标由于微动引起的各散射点相对参考点径向微距变化粗估计。利用粗估计结果提取回波相位信息,由相位测距原理可得到各散射点的精确微距曲线,进而完成进动目标运动及几何参数的估计。相比于只利用距离像包络信息提取微动的传统方法,所提算法可有效提升参数估计精度。仿真实验验证了其有效性和稳定性。
  • 图  1  目标微动模型

    图  2  锥体目标模型

    图  3  分段近似示意图

    图  4  Keystone后近似示意图

    图  5  信号受噪声污染示意图

    图  6  弹道目标参数估计流程图

    图  7  进动目标的HRRP序列

    图  8  各散射点微距曲线

    图  9  不同SNR估计误差率

    表  1  实验锥体目标参数

    参数 数值
    锥体高度 $H$ 0.96 m
    质心到锥顶距离 $d$ 0.64 m
    底面半径 $r$ 0.25 m
    自旋频率 ${f_s}$ 2 Hz
    锥旋频率 ${f_z}$ 3 Hz
    摆动频率 ${f_v}$ 0 Hz
    进动角 $\alpha $ ${10^ \circ }$
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    表  2  雷达系统的主要参数

    参数 数值
    载频 ${f_0}$ 10 GHz
    带宽 $B$ 2 GHz
    脉冲宽度 ${t_p}$ 10 μs
    脉冲重复周期 ${\rm{prf}}$ 1 kHz
    驻留时间 $T\,$ 1 s
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    表  3  微距曲线估计正确率(%)

    P1 P2
    粗估计微距曲线 93.87 89.77
    精确微距曲线 96.84 95.27
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    表  4  目标参数估计结果

    进动频率 ${f\!_c}$ $\left( {\rm Hz} \right)$ 进动角 $\theta $ $\left( {^ \circ } \right)$ 半锥角 $\eta $ $\left( {^ \circ } \right)$ 母线长度 $L$ $\left( {\rm m} \right)$ 锥体高度 $H$ $\left( {\rm m} \right)$ 底面半径 $r$ $\left( {\rm m} \right)$
     真实值 3 10.00 14.5980 0.9920 0.9600 0.2500
     基于距离像包络参数估计 3 9.32 13.2000 1.0286 1.0014 0.2349
     基于距离像相位参数估计 3 10.30 14.5000 1.0061 0.9740 0.2519
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    表  5  参数估计误差率(%)

    进动频率 ${f\!_c}$ 进动角 $\theta $ 半锥角 $\eta $ 母线长度 $L$ 锥体高度 $H$ 底面半径 $r$
     基于距离像包络参数估计误差率 0 6.80 9.58 3.69 4.31 6.04
     基于距离像相位参数估计误差率 0 3.00 0.67 1.42 1.46 0.76
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-28
  • 修回日期:  2018-05-18
  • 网络出版日期:  2018-07-12
  • 刊出日期:  2018-09-01

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