编队多目标运动特性分析

苏军海

（中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西西安710068）

编队多目标运动特性分析

苏军海

（中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西西安710068）

对点目标、面目标以及编队多目标的距离特性进行了分析，从而为编队多目标的成像处理提供了理论依据。

运动特性；多目标；广义二阶keystone变换

引言

逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)可以对目标进行全天候、全天时和远距离观测，获取目标的高分辨图像，从而可以对目标进行识别[1]。现代战争中，雷达需要处理的常常是密集的多目标(如飞机编队突防、弹道导弹的多弹头等)，多目标具有更强的危险性和更广的破坏力，因此有必要对多目标的情况加以研究。

目前多目标ISAR成像主要有多目标分离成像和多目标直接成像两种思路[2]。前者[3-4]主要采用两种方式，一种是对多目标回波进行平动补偿后进行粗成像，根据多目标粗成像的结果对目标进行分离；另一种是利用多目标平动不同而导致其多普勒调频率或者距离走动率不同，对多目标的回波直接进行分离。后者[5]主要是采用各种基于时频变换的距离-瞬时多普勒成像方法对多目标进行成像。

针对编队飞行目标的成像问题，本文从目标的距离公式出发，对点目标、面目标以及编队目标的运动特性进行了由浅入深的分析。从而为编队多目标的成像问题提供了可供借鉴的理论依据。

1 点目标距离特性分析

为了更有效地研究多目标成像，这里首先对单个点目标的距离特性进行研究。图1为散射点模型，不失一般性，假设(X0,Y0)处有一个散射点，且为成像的基准点，雷达与坐标原点的距离为R0，散射点的速度大小为v，其方向与X轴的夹角为θ，假设在整个成像时间内，雷达始终照射到散射点，则某时刻t雷达与目标散射点的瞬时距离为：

图1 散射点模型

由于成像时间一般较短，目标的速度也不会很快，即|v t|＜＜R0，同时目标的尺寸也不会很大，即|X0|＜＜R0,|Y0|＜＜R0，将上式在t=0附近作泰勒级数展开，省略t的三次项及以上的高次项，则式(1)可近似为：

下页图2给出了单个点目标的近似距离与真实距离的差，从图中可以看出，在2 s时间内，近似距离与真实距离的差比较小，利用二阶近似已经足够。R0越远，误差越小。

散射点的多普勒频率和多普勒调频率分别为：

2 面目标距离特性分析

上面分析了单个点的运动特性，下面继续对面目标的运动特性进行分析。假设目标的尺寸大小为ΔXXΔY，则由式(3)可以计算出不同点的多普勒频率和多普勒调频率。表1、表2给出了不同尺寸不同点的多普勒频率和多普勒调频率。

图2 不同参考距离的距离近似误差(v=400m/s)

表1 最远点的多普勒频率和多普勒调频率（目标尺寸50 m×50 m）

表2 最远点的多普勒频率和多普勒调频率（目标尺寸100 m×100 m）

从表中可以看出，同一个目标的多普勒调频率变化不是很大，这就为同时补偿距离弯曲提供了条件。

3 多目标距离特性分析

进一步对多目标的运动特性进行分析。表3、表4、表5对不同间距的3个目标的多普勒频率和多普勒调频率进行了分析。

从表中可以看出，不同目标的多普勒调频率变化也不是很大，这就为同时补偿距离弯曲提供了条件。对于目标的包络弯曲可以采用广义二阶keystone变换[6]对其进行校正。另外对于多普勒频率也可以利用多普勒中心对所有的目标进行统一补偿。当然也可以利用经典的Keystone变换方法等对剩余的目标速度进行补偿。最后对于方位成像可以采用各种瞬时成像方法进行。

表3 不同目标的多普勒频率和多普勒调频率（X方向间距100 m）

表4 不同目标的多普勒频率和多普勒调频率（Y方向间距100m）

表5 不同目标的多普勒频率和多普勒调频率（X&Y方向均间距100 m）

4 结语

多目标回波具有其特殊性，本文从编队目标的运动特性的视角入手，由浅入深，对点目标、面目标和编队多目标的运动特性进行了深入分析，对编队目标成像处理的特殊性进行了阐述。最后给出了可以采取的成像方法，具有一定的指导意义。

[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]李亚楠,付耀文,黎湘.多目标ISAR成像研究综述[J].信号处理,2009,25(7):1 092-1 096.

[3]王洋,陈建文,刘中,等.多运动目标ISAR成像方法研究[J].宇航学报,2005,26(4):450-454;475.

[4]陈文驰,邢孟道.基于Keystone变换的多目标ISAR成像算法[J].现代雷达,2005,27(3):40-42；46.

[5]陈文驰.一种适用于编队目标的ISAR成像处理实现方法[J].电子学报,2006,34(6):1 119-1 122.

[6]苏军海,邢孟道,保铮.宽带机动目标检测[J].电子与信息学报, 2009,31(6):1 283-1 287.

（编辑：贾娟）

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

苏军海（1980—），男，高级工程师，博士研究生，研究方向：逆合成孔径雷达成像以及运动目标检测。