防空雷达目标识别技术

第1章概论

1.1雷达目标识别

1.1.1雷达目标识别的一般描述

1.1.2雷达目标识别需求分析

1.2防空雷达飞机目标识别研究状况与进展

1.2.1国外研究现状与进展

1.2.2国内研究现状与进展

1.2.3飞机目标调制特征的研究和应用

1.2.4雷达目标识别研究动态的综述

1.3研究防空雷达目标识别的重点和思路

第2章雷达目标识别的基础理论

2.1引言

2.2雷达目标识别系统的基本原理

2.2.1雷达识别系统的基本组成

2.2.2雷达识别系统的复杂性

2.2.3雷达识别的物理基础

2.2.4识别系统有效性评估指标

2.3现代信号处理与雷达目标特征提取

2.3.1现代信号处理技术在特征分析和提取中的应用

2.3.2基于回波信号提取特征的主要方法

2.4智能模式识别与雷达目标识别的主要方法

2.4.1常用模式识别方法的比较

2.4.2雷达目标识别方法的分类

2.5目标雷达特性与目标物理特征的关系

2.5.1目标雷达特性的概述

2.5.2回波的RCS特性与目标尺寸和雷达波长的关系

2.5.3回波的起伏谱特性与目标结构和运动状态的关系

2.5.4回波的极化特性与目标结构和雷达发射信号的关系

2.5.5回波特性与雷达系统稳定性的关系

2.6防空雷达识别飞机的难题与进一步挖掘特征的想法

2.6.1存在的难题和要解决的关键问题

2.6.2可选用的特征和进一步挖掘特征的想法

第3章飞机目标电磁散射机理分析与特性建模

3.1引言

3.2光学区防空雷达飞机局部散射机理与散射模型

3.2.1飞机目标局部散射机理

3.2.2飞机目标局部散射RCS模型

3.2.3飞机旋转部件局部散射机理与散射模型

3.3飞机旋转部件调制特性的理论参数模型和仿真分析

3.3.1理论通用参数模型的推导

3.3.2理论参数模型的仿真分析

3.4实际防空雷达螺旋桨飞机回波调制特性的建模和仿真

3.4.1实际螺旋桨飞机对理论参数模型的影响

3.4.2实际防空雷达对理论参数模型的影响

3.4.3真实飞机和雷达参数对调制模型的仿真分析

3.4.4两种参数相近的螺旋桨飞机调制特征的仿真比较

3.5实际回波序列中调制特性的分析与调制模型的验证

3.5.1最佳探测距离处回波调制特性的分析

3.5.2近距离处回波调制特性的分析

3.5.3远距离切向处回波调制特性的分析

3.5.4回波序列分析和模型验证结论

3.6不同雷达回波分析对调制模型的验证

3.6.1调制模型对雷达参数变化的适应性

3.6.2调制模型对不同雷达的适应性

3.7不同飞机回波调制模型和调制特征的比较

3.7.1不同飞机及旋转部件物理特征的比较

3.7.2模型比较与仿真分析

3.7.3实际回波中调制特征比较与模型验证

3.8研究结论

第4章识别特征的分析与提取方法

4.1引言

4.2实际防空雷达飞机回波幅、相调制现象的分析与理解

4.3实际防空雷达回波信号的性质和特点

4.4幅度、相位调制特征的分析与提取

4.4.1传统幅、相统计模型的局限性

4.4.2基于调制机理的相对量分析法

4.5幅、相调制特征的提取与飞机分类效果的讨论

4.6周期调制特征的分析与提取

4.6.1时域无偏自相关分析法

4.6.2时域倒谱分析法

4.6.3频域复AR双谱切片分析法

4.6.4脉间相位差分析法

4.6.5时频域WVD分析法

4.7有效回波数与周期调制特征

4.7.1谱分辨力的比较

4.7.2有效回波数与防空雷达目标搜索和识别的兼顾

4.8周期调制特征的提取与飞机分类效果的讨论

4.9研究结论

第5章防空雷达目标识别系统设计

5.1引言

5.2回波数据采集与预处理方法

5.2.1特征提取对回波采集系统的要求

5.2.2采集系统的设计特点与回波数据采集

5.2.3回波数据预处理的一般方法

5.2.4非线性调频回波中频采集预处理举例

5.3信息特征与决策规则的选择

5.3.1信息特征的选择

5.3.2决策规则的选择

5.4设计实例1：基于调制特征自动分类飞机的实验

5.4.1模板生成与自适应修改

5.4.2逐级最近邻分类算法

5.4.3调制特征分类有效性和局限性的讨论

5.5设计实例2：防空雷达自动辨识螺旋桨飞机的研究

5.5.1辨识螺旋桨飞机的必要性和重要性

5.5.2辨识螺旋桨飞机的有利条件

5.5.3辨识螺旋桨飞机系统的软件设计

5.6设计实例3：防空雷达非合作目标识别系统的设计

5.7国外防空雷达(系统)对目标综合识别的设计

5.7.1美国“爱国者”防空系统的目标综合识别

5.7.2法国空中卫士防空系统中目标综合识别

第6章防空雷达目标识别的新方法

6.1基于窄带/带宽技术相结合的目标识别方法

6.2基于有源/无源技术相结合的目标识别方法

6.3基于信息融合技术的目标识别方法

6.3.1基于统计和估计的融合识别算法

6.3.2基于信息论的融合识别算法

6.3.3基于认识模型的融合识别算法

6.4具有目标识别能力的新一代防空雷达的设计考虑

6.5防空雷达目标识别技术研究的发展

附录国外目标识别功能试验雷达参数表

参考文献

　　本书综合运用电磁散射理论、飞机气动力学理论、雷达系统理论、现代信号处理理论，比较系统地分析了飞机旋转部件调制特征产生的物理机理和现役防空雷达回波信号特点，剖析了防空雷达回波复包络的调制特性与飞机目标物理特征的对应关系，为从防空雷达飞机回波复包络中分析、提取和应用调制特征提供了物理解释。　　本书针对防空雷达飞机目标识别的难题，以“物理机理-数学模型-具体方法-实验验证-工程应用”为研究主线索，考虑实际雷达、飞机和环境等主要因素，结合实际雷达回波数据，重点研究飞机目标特征产生的物理机理、回波特性的数学建模、回波中相对不变特征分析和提取方法、调制特征应用与分类识别器设计等理论与技术内容，还简要介绍了适合防空雷达目标识别实际的一些新的识别方法与技术。　　本书可供雷达预警探测理论与技术领域，特别是雷达目标检测与识别领域从事教学、科研的工作者和工程技术人员参考阅读，也可作为相关学科的研究生教材和参考书。【作者简介】　　丁建江，1963年12月出生于浙江省上虞市，2002年获清华大学模式识别与智能系统专业工学博士学位。空军雷达学院教授，博士生导师，空军级专家，全军优秀教师，连续5年享受一、二类军队优秀专业技术人才岗位津贴；以第一作者发表学术论文50余篇，获军队科技进步二等奖4项。目前研究方向：雷达目标检测、雷达目标智能识别及雷达组网等。