一种基于微动特征的箔条云识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于微动特征的箔条云识别方法，涉及雷达系统技术领域。本申请分别采用距离像序列、时频图、距离‑瞬时多普勒像序列进行微动特征分析，本申请是在已有的一维距离像识别、二维距离－多普勒识别的基础上增加了视频图，在三维特征空间中研究箔条云回波信号，将从更宽广的视角重新审视箔条散射特征，有助于箔条散射特性的提取，同时也有助于箔条微动的微时间、微距离和微多普勒特征的提取。本申请即能在工程中得到应用，又能无论探测目标是舰艇、城市、航母和军事阵地都能对箔条云进行识别。

A Chaff Cloud Recognition Method Based on Fretting Characteristics

The invention discloses a chaff cloud recognition method based on Fretting characteristics, which relates to the technical field of radar system. This application uses range profile sequence, time-frequency image sequence and range-instantaneous Doppler image sequence to analyze fretting characteristics. This application adds video image to the existing one-dimensional range profile recognition and two-dimensional range-Doppler recognition. The study of chaff cloud echo signal in three-dimensional feature space will re-examine chaff scattering characteristics from a broader perspective, which will be helpful to chaff recognition. The extraction of scattering characteristics is also helpful to extract micro-time, micro-distance and micro-Doppler characteristics of chaff fretting. This application can be applied in engineering, and can identify chaff clouds regardless of the detection target is warships, cities, aircraft carriers and military positions.

【技术实现步骤摘要】
一种基于微动特征的箔条云识别方法
本申请涉及雷达系统
，更具体地说涉及一种基于微动特征的箔条云识别方法。
技术介绍
现有主要的箔条识别方法有：距离-多普勒域二维联合识别、多模复合寻的制导、多普勒识别、小波分析、MTI/MTD、极化识别。它们的识别方法具体如下：a)距离-多普勒域二维联合识别:发射相参脉冲串，利用回波信号的相参性进行多普勒分析。一种最常用的方法是发射相参LFM脉冲串，它兼具距离高分辨核多普勒分辨的优点，通常相参LFM串的积累是将脉压后的目标回波直接通过FFT滤波器组，以实现不同多普勒频率回波的匹配滤波。b)多模复合寻的指导：这种方法就是在整个攻击过程中，采用不同电磁波的多种模式，串联或者并联，根据多个传感器综合得到最优的目标数据信息，共同完成制导任务。大致分为光电复合、光波复合和电波复合三大类。其优点在于可以识别目标的伪装和欺骗，能有效地对抗箔条、假目标干扰，但也存在系统的整体复杂度高、设计成本高、技术成熟性差等问题。c)多普勒识别：这种方法是基于箔条云回波和目标相对于探测器的速度不同而引起的多普勒频率差异，采用FFT或者FIR滤波器组实现。这种运动回波所带来的多普勒频移量，可能会出现在窄带滤波器组中的某些滤波器中，每一个滤波器的检测门限可以根据该滤波器内所含噪声和箔条云回波的强弱而选定。这样就可以使可能出现于其他滤波器内的目标信号不受箔条回波的干扰影响。该方法的缺点是算法复杂，运算量大，不灵活。d)小波分析：这种方法是将含箔条杂波的混合回波信号先经过预处理，然后利用小波变化进行多尺度分解，将各尺度上的小波系数进行降噪处理，即尽可能地去除属于噪声地小波系数，增强属于目标信号的部分，最后用小波逆变换重构信号，变成降噪后的信号，达到最大可能地将目标与箔条杂波分离，保留目标回波信号，抑制箔条干扰信号。e)MTI/MTD：这种方法处理基础是重复测量一个固定目标得到的回波幅度和相位都是同样的。这样，当用一个连续脉冲减去另一个连续脉冲时固定目标回波将完全对消，而运动目标回波则不能完全对消，产生多普勒剩余。传统的MTI雷达一般使用延迟线对消器来实现高通滤波器来消除固定目标；相对现代一点的MTI雷达则采用数字的方法实现相应功能。一般来说，箔条云的回波脉冲不等幅、高强遮挡、复合干扰等都会降低以致破坏雷达MTI工作效果。f)极化识别：采用一定的收发极化方式，接收包含目标实际几何结构信息的散射回波，进而提取回波信号的特征，充分地发掘假目标箔条与目标回波之间的极化状态信息的差别，从而最大限度地抑制箔条回波信息，提高信噪比，取得理想的识别目标效果。此类方法停留在理论阶段，离使用尚有很大差距。总体来说，针对近程探测器高度测量场景，受限于两方面的原因，上述的箔条识别方法存在不适用的问题。一方面，由于探测目标的不同，导致多普勒识别、距离-多普勒域二维联合识别等方法在近程探测器高度测量场景中不再有效。举例来说，距离-多普勒域二维联合识别是一种在对舰末制导场景中识别箔条云和舰船目标的有效方法，它利用舰船目标回波信号与箔条云反射回波在时频域上的分布差异，实现了对舰船等点状目标与箔条二维扩展面状目标的区分，其原理如图1所示，图1是某舰船和箔条团实测数据的距离-多普勒二维像可以看出箔条的多普勒扩展明显大于舰船的多普勒扩展，而且箔条的距离-多普勒二维像的能量分布比较均匀，二维像占据的时-频单元面积较大；舰船目标的二维像的能量主要集中在几个强散射点上，二维像占据的时频单元面积较小。但是，在近程探测器高度测量场景中，探测目标为城市、航母和军事阵地，这些探测目标的回波同箔条云回波信号具有类似的时频域二维扩展特性。在此场景中，距离-多普勒域二维联合识别箔条云存在困难。再例如，在打击空中目标的场景中，多普勒识别方法是识别箔条云的主要手段，它通过目标与箔条云在速度上的差异，利用多普勒滤波器组实现目标回波和箔条云回波信号的区分，其原理如图2所示，图2是基于多普勒识别的抗箔条干扰试验结果。a)为某次抗箔条干扰试验的33个时刻的原始数据时域波形，从中不能区分目标回波和箔条回波。b)为及多普勒域处理结果，目标回波和箔条回波落在不同的多普勒频带内。这是由于箔条为保持较长的留空时间必定移动缓慢，而飞机、导弹等空中目标的移动速度则很快，两者之间的多普勒频移的差异明显。但是，在近程探测器高度测量场景中，由于探测目标与箔条云在速度上的差别不大，多普勒识别方法也不再有效。另一方面，将极化角识别、多域联合识别等在雷达上有效的技术移植到近程探测器高度测量场景，受到诸多的工程边界条件的约束。以极化角识别为例，在工程实现中需要增加全极化天线、多通道微波前端以及扩展信号处理能力。然而，相较于大型雷达系统，近程探测器能调用的资源有限，在现有的工程边界条件下基本没有实现的可能。综上所述，由箔条弹形成的箔条云具有大带宽/高密度/强反射的物理特性，在高度测量场景中容易导致近程探测器的虚警率、漏警率大幅提高，且现有的识别箔条云方法存在不适用的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本申请提供了一种基于微动特征的箔条云识别方法，本申请分别采用距离像序列、时频图、距离-瞬时多普勒像序列进行微动特征分析，本申请是在已有的一维距离像识别、二维距离－多普勒识别的基础上增加了视频图，在三维特征空间中研究箔条云回波信号，将从更宽广的视角重新审视箔条散射特征，有助于箔条散射特性的提取，同时也有助于箔条微动的微时间、微距离和微多普勒特征的提取。本申请即能在工程中得到应用，又能无论探测目标是舰艇、城市、航母和军事阵地都能对箔条云进行识别。为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：一种基于微动特征的箔条云识别方法，其特征在于：将输出的目标动态回波数据进行平动补偿，平动补偿后得到距离像序列；将平动补偿后的距离像序列分别进行距离像、时频图和距离多普勒图像处理得到箔条状态；将距离像时间序列、时频图、距离多普勒像时间序列按时间关系对照画出，并根据图像特点分析目标的状态，将目标对称轴与雷达视线的夹角β处于极大值、极小值、中间值的三个状态在对应时间点上标出，通过定量考察旋转周期指标，获得箔条的微运动特性。所述平动补偿具体是指，对目标整体平移运动的补偿，它是后续算法的基础。该方法假设在一定积累时间内目标相邻一维距离像之间的复包络变化不大，可以利用互相关的方法使其在距离向对准。具体步骤为：首先，根据目标动态回波数据通过脉冲压缩获得目标的一维距离像；其次，进行相邻距离像的包络对准，对准误差小于半个距离分辨单元；再次，为进一步补偿距离对准误差所引起的高频相移，对距离像进行插值，并估计剩余相位差值；最后，完成相位对准。对平动补偿后的距离像序列进行时频图处理的具体步骤为：首先，沿快时间对单个距离像进行逆傅立叶变换，得到频域数据；其次，选择一个频点，得到随时间变化的目标单频响应；再次，按顺序对n:n+M个脉冲进行短时傅立叶变换，得到第n个脉冲时刻的瞬时多普勒像；最后，通过遍历，并将各幅瞬时多普勒像按时间排列，获得频域数据。对补偿后的距离像序列进行距离多普勒图像处理的具体步骤为：首先，沿慢时间对距离像序列进行傅立叶变换，得到1幅距离-瞬时多普勒像；其次，按顺序对n:n+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种基于微动特征的箔条云识别方法，其特征在于：将输出的目标动态回波数据进行平动补偿，平动补偿后得到距离像序列；将平动补偿后的距离像序列分别进行距离像、时频图和距离多普勒图像处理得到箔条状态；将距离像时间序列、时频图、距离多普勒像时间序列按时间关系对照画出，并根据图像特点分析目标的状态，将距离像时间序列、时频图、距离多普勒像时间序列按时间关系对照画出，并根据图像特点分析目标的状态，将目标对称轴与雷达视线的夹角

【技术特征摘要】
1.一种基于微动特征的箔条云识别方法，其特征在于：将输出的目标动态回波数据进行平动补偿，平动补偿后得到距离像序列；将平动补偿后的距离像序列分别进行距离像、时频图和距离多普勒图像处理得到箔条状态；将距离像时间序列、时频图、距离多普勒像时间序列按时间关系对照画出，并根据图像特点分析目标的状态，将距离像时间序列、时频图、距离多普勒像时间序列按时间关系对照画出，并根据图像特点分析目标的状态，将目标对称轴与雷达视线的夹角处于极大值、极小值、中间值的三个状态在对应时间点上标出，通过定量考察旋转周期指标，获得箔条的微运动特性。2.如权利要求1所述的一种基于微动特征的箔条云识别方法，其特征在于：所述平动补偿具体是指，对目标整体平移运动的补偿，具体步骤为：首先，根据目标动态回波数据通过脉冲压缩获得目标的一维距离像；其次，进行相邻距离像的包络对准，对准误差小于半个距离分辨单元；再次，为进一步补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨菲，江舸，周晓青，谭龙龙，成兴，李发宗，杨晓炜，李津津，张利，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51