編隊多目標運動特性分析

蘇軍海

（中國電子科技集團公司第二十研究所，陜西西安710068）

編隊多目標運動特性分析

蘇軍海

（中國電子科技集團公司第二十研究所，陜西西安710068）

對點目標、面目標以及編隊多目標的距離特性進行了分析，從而為編隊多目標的成像處理提供了理論依據。

運動特性；多目標；廣義二階keystone變換

引言

逆合成孔徑雷達(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)可以對目標進行全天候、全天時和遠距離觀測，獲取目標的高分辨圖像，從而可以對目標進行識別[1]。現代戰爭中，雷達需要處理的常常是密集的多目標(如飛機編隊突防、彈道導彈的多彈頭等)，多目標具有更強的危險性和更廣的破壞力，因此有必要對多目標的情況加以研究。

目前多目標ISAR成像主要有多目標分離成像和多目標直接成像兩種思路[2]。前者[3-4]主要采用兩種方式，一種是對多目標回波進行平動補償后進行粗成像，根據多目標粗成像的結果對目標進行分離；另一種是利用多目標平動不同而導致其多普勒調頻率或者距離走動率不同，對多目標的回波直接進行分離。后者[5]主要是采用各種基于時頻變換的距離-瞬時多普勒成像方法對多目標進行成像。

針對編隊飛行目標的成像問題，本文從目標的距離公式出發，對點目標、面目標以及編隊目標的運動特性進行了由淺入深的分析。從而為編隊多目標的成像問題提供了可供借鑒的理論依據。

1 點目標距離特性分析

為了更有效地研究多目標成像，這里首先對單個點目標的距離特性進行研究。圖1為散射點模型，不失一般性，假設(X0,Y0)處有一個散射點，且為成像的基準點，雷達與坐標原點的距離為R0，散射點的速度大小為v，其方向與X軸的夾角為θ，假設在整個成像時間內，雷達始終照射到散射點，則某時刻t雷達與目標散射點的瞬時距離為：

圖1 散射點模型

由于成像時間一般較短，目標的速度也不會很快，即|v t|＜＜R0，同時目標的尺寸也不會很大，即|X0|＜＜R0,|Y0|＜＜R0，將上式在t=0附近作泰勒級數展開，省略t的三次項及以上的高次項，則式(1)可近似為：

下頁圖2給出了單個點目標的近似距離與真實距離的差，從圖中可以看出，在2 s時間內，近似距離與真實距離的差比較小，利用二階近似已經足夠。R0越遠，誤差越小。

散射點的多普勒頻率和多普勒調頻率分別為：

2 面目標距離特性分析

上面分析了單個點的運動特性，下面繼續對面目標的運動特性進行分析。假設目標的尺寸大小為ΔXXΔY，則由式(3)可以計算出不同點的多普勒頻率和多普勒調頻率。表1、表2給出了不同尺寸不同點的多普勒頻率和多普勒調頻率。

圖2 不同參考距離的距離近似誤差(v=400m/s)

表1 最遠點的多普勒頻率和多普勒調頻率（目標尺寸50 m×50 m）

表2 最遠點的多普勒頻率和多普勒調頻率（目標尺寸100 m×100 m）

從表中可以看出，同一個目標的多普勒調頻率變化不是很大，這就為同時補償距離彎曲提供了條件。

3 多目標距離特性分析

進一步對多目標的運動特性進行分析。表3、表4、表5對不同間距的3個目標的多普勒頻率和多普勒調頻率進行了分析。

從表中可以看出，不同目標的多普勒調頻率變化也不是很大，這就為同時補償距離彎曲提供了條件。對于目標的包絡彎曲可以采用廣義二階keystone變換[6]對其進行校正。另外對于多普勒頻率也可以利用多普勒中心對所有的目標進行統一補償。當然也可以利用經典的Keystone變換方法等對剩余的目標速度進行補償。最后對于方位成像可以采用各種瞬時成像方法進行。

表3 不同目標的多普勒頻率和多普勒調頻率（X方向間距100 m）

表4 不同目標的多普勒頻率和多普勒調頻率（Y方向間距100m）

表5 不同目標的多普勒頻率和多普勒調頻率（X&Y方向均間距100 m）

4 結語

多目標回波具有其特殊性，本文從編隊目標的運動特性的視角入手，由淺入深，對點目標、面目標和編隊多目標的運動特性進行了深入分析，對編隊目標成像處理的特殊性進行了闡述。最后給出了可以采取的成像方法，具有一定的指導意義。

[1]Chen C C,Andrews H C.Target-motion-induced Radar Imaging [J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,1980, 16(1):2-14.

[2]李亞楠,付耀文,黎湘.多目標ISAR成像研究綜述[J].信號處理,2009,25(7):1 092-1 096.

[3]王洋,陳建文,劉中,等.多運動目標ISAR成像方法研究[J].宇航學報,2005,26(4):450-454;475.

[4]陳文馳,邢孟道.基于Keystone變換的多目標ISAR成像算法[J].現代雷達,2005,27(3):40-42；46.

[5]陳文馳.一種適用于編隊目標的ISAR成像處理實現方法[J].電子學報,2006,34(6):1 119-1 122.

[6]蘇軍海,邢孟道,保錚.寬帶機動目標檢測[J].電子與信息學報, 2009,31(6):1 283-1 287.

（編輯：賈娟）

Analysis of Motion Characteristic for Multi-Target in Formation

Su Junhai
(China Electronics Technology Group Corporation No.20 Research Institute, Xi’an Shaanxi710068)

Aanalysis ofmotion characteristic of point target,plane target and multi-target in formation are proposed,so the imaging processingmethod formulti-target in formation can be given in a pointof theory basis.

motion characteristic;multi-target;general second-order keystone transform

TN957.51

A

2095-0748(2016)20-0056-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.24

2016-09-20

蘇軍海（1980—），男，高級工程師，博士研究生，研究方向：逆合成孔徑雷達成像以及運動目標檢測。