基于目标极点特征的波形综合技术研究+Fortran仿真(2)
而目标极点特征，作为谐振区雷达目标识别最重要的依据，与目标姿态以及雷达极化方式无关，它是由目标本身的特性如形状、尺寸、材料等决定的。因此用极点作为特征进行目标识别可以克服多频特征随方位变化的缺点。所以早期的雷达目标识别方法是从目标回波中提取极点信息，再和预先建立好的极点库中同目标的极点进行对比，以识别目标。
雷达目标识别研究的主体有三个, 即雷达、目标及其所处的电磁环境。其中任何一个主体发生改变都会影响RTR 系统的性能, 甚至可能使系统完全失效, 即RT R 研究实际上是要找到一种无穷文空间与有限类目标属性之间的映射。一个成功的RTR 系统必定是考虑到了目标、雷达及其所处电磁环境的主要可变因素。就目标而言主要有目标的物理结构、目标相对于雷达的姿态及运动参数、目标内部的运动( 如螺旋桨等) 、目标的编队形式、战术使用特点等等; 就雷达而言主要有工作频率、带宽、脉冲重复频率( PRF) 、天线方向图、天线的扫描周期等等; 环境因素主要有各种噪声( 如内部噪声和环境噪声) 、杂波( 如地杂波、海杂波和气象杂波) 和人为干扰等。在研制RTR 系统时必须综合考虑这些因素, 抽取与目标属性有关的特征, 努力消除与目标属性无关的各种不确定因素的影响。
原则上, 任何一个RTR 系统均可模型化为图1.1所示的基本结构。它由目标识别预处理、特征信号提取、特征空间变换、模式分类器、样本学习等模块组成。图中虚线部分的断开和启动, 决定RT R 系统是否具备自学习功能。
图1.1 目标雷达识别系统方框图
80 年代初, K. M. Chen提出了雷达波形综合的目标识别技术。这种技术是以极点作为目标不变特征的目标识别方法。该方法试图综合这样一种雷达入射脉冲波形(E脉冲) , 当它激励给定的目标时, 响应的后期具有所期望的波形,使之成为零输出; 当目标的E脉冲激励另一个不同目标时, 输出响应将明显不同于期望的零输出, 这样就可以把不同目标识别出来。它利用提取的雷达目标极点, 综合出目标识别信号, 然后再将它与雷达目标回波进行卷积, 对于预先选定的目标(要识别目标),卷积的后期表现为零模（E脉冲技术）或单模（S脉冲技术）响应，而对于其它目标则表现为不规则响应。从而， 不同的雷达目标能被高度敏感的识别出来。
由于波形综合法目标识别方法对目标姿态角不敏感, 与雷达极化无关,且具有较强的抗噪声能力,使得该方法受到了越来越广泛的重视。
1.2 基于极点特征的目标识别方法的发展历史及国内外现状
由于目标极点特征具有目标姿态不敏感特性，且具有明晰的物理意义，因此，基于极点特征的雷达目标识别一直是雷达自动目标研究的重点和热点方向之一。基于极点特征的目标识别方法的产生和发展是与瞬态电磁场理论的发展相联系的。在前人对电磁散射理论研究的基础上，1971年Buam将传统电路理论中用留数定理求瞬态响应的方法推广到瞬态电磁场问题的处理中，提出了奇点展开法。根据这种方法，目标的中、后期瞬态响应可以用一系列衰减的正弦振荡之和来逼近，启发人们用极点的概念来表征目标的电磁转移特性。其中极点与目标姿态无关，这意着一个目标只需很少数目的特征就可以描述，这可使识别系统复杂度大大降低。1975年Blaricum和Mittra将prony方法用于从目标时域响应中提取极点。为了克服prony对噪声的敏感，B.Drachman和E.Rohtwell于1955年提出提取极点的最小二乘曲线拟合法。进一步松弛噪声敏感问题的方法有Rothwell等提出E脉冲和s脉冲技术。该技术根据目标的自然频率综合出合适的鉴别信号(E脉冲或S脉冲)，使得目标后期瞬态响应与鉴别信号卷积后，得到期望的波形全熄灭(E脉冲)或者单模波形(S脉冲)。当非期望目标的后期瞬态响应与该鉴别信号卷积时，将得到与期望明显不同的波形，借此来识别目标。由于脉冲综合所需的自然频率可在高信噪比条件下(如微波暗室)测量，这种技术松弛了直接从未知目标后期瞬态响应中提取自然频率的噪声敏感问题。