本發(fā)明屬于空間目標識別領(lǐng)域范疇，尤其涉及一種可用于空間目標識別的新的特征提取技術(shù)。

背景技術(shù)：

真假目標的識別一直是反導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)鍵和難點，它在一定程度上決定了反導(dǎo)系統(tǒng)的成敗。雷達目標識別技術(shù)是反導(dǎo)系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，其任務(wù)是從大量的誘餌、假目標和彈體碎片等構(gòu)成的威脅云團中，識別出真目標，以實施有效攔截。反導(dǎo)系統(tǒng)中真假目標的識別已經(jīng)成為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的技術(shù)瓶頸，已引起了各國的高度關(guān)注，并成為研究的熱點之一。

對于彈道導(dǎo)彈目標,雷達識別大致有四個個途徑：一是特征識別，如軌道特征識別，rcs特征識別以及中段微動特征識別等，通過辨認信號特征來推演目標的特征信息。例如，利用回波信號的幅度、相位、極化頻率特征及其變化來估計目標的飛行姿態(tài)、結(jié)構(gòu)特征、材料特征等；二是成像識別，包括一維距離像和二維isar成像識別，通過高分辨雷達成像,確定目標的尺寸、形狀等；三是極化特征識別，極化描述了電磁波的矢量特征，極化特征是目標形狀的本質(zhì)特征。通過獲取目標的極化特征進行目標識別是頗具潛力的技術(shù)途徑。四是再入識別，通過獲取目標的彈道參數(shù)，確定目標的質(zhì)量特性。

基于投送成本的考慮，誘餌目標一般是充氣型或剛性復(fù)制誘餌，因而與真目標的質(zhì)量分布不同。而這種質(zhì)量差異將導(dǎo)致二者在轉(zhuǎn)動慣量上的差異，使得真假目標的進動頻率不同。因此，利用目標進動頻率的差異有望對誘餌和真目標進行辨別。對誘餌與真目標的識別而言，由于進動，回波信號的rcs會呈現(xiàn)周期性變化，變化周期正是進動周期，因而可以通過估計回波rcs序列的周期來獲取目標進動周期的估計。如果能準確提取待識別目標的rcs序列周期，無疑將有助于彈道導(dǎo)彈中段真假目標的識別。

微多普勒的物理實質(zhì)是目標上的若干強散射點到雷達天線相位中心的相對距離隨著目標自身微運動而隨時間變化，表現(xiàn)在頻譜上則是存在頻譜旁瓣或多普勒頻率展開，引起多普勒效應(yīng)。微動在自然界是普遍存在的，如行人手和腿的擺動，橋梁的振動，直升機旋翼的轉(zhuǎn)動，真假目標各種形式的微動等。微動產(chǎn)生的微多普勒特征，是目標所獨有的特征，反映了目標的運動形式和幾何結(jié)構(gòu)，為真假目標識別提供了新的途徑，具有重要的研究價值和意義。

由于尺寸、形狀的差異，真目標和誘餌的一維像和二維像所具有的散射中心在數(shù)量、空間分布位置、強度等方面存在明顯差異，這些差異是真假目標識別的可靠依據(jù)之一。因此，從目標寬帶回波信息中提取出反映目標結(jié)構(gòu)特性的有效特征具有重要意義。

極化特征是與目標形狀本質(zhì)有密切聯(lián)系的特征。任何目標對照射的電磁波都有特定的極化變換作用,其變換關(guān)系由目標的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)和取向所決定。測量出不同目標對各種極化波的變極化響應(yīng),能夠形成一個特征空間,就可對目標進行識別。對真假目標的識別有一定的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的彈道導(dǎo)彈識別技術(shù)中缺少有效識別特征這一問題，提出一種真假目標的狀態(tài)特征提取方法，該方法可以提取到能夠反映彈道導(dǎo)彈飛行狀態(tài)的特征，且該特征對于彈道導(dǎo)彈目標、碎片目標和殘骸目標呈現(xiàn)出較大的差異，且計算量小，可以用于實時計算。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：利用雷達測量得到的rcs數(shù)據(jù)，首先分析rcs數(shù)據(jù)的混沌特性，包括確定嵌入維數(shù)、時間延遲，然后利用估計得到的嵌入維數(shù)和時間延遲重構(gòu)相空間，再計算關(guān)聯(lián)積分并分析對目標狀態(tài)的穩(wěn)定性進行判決，如果目標狀態(tài)被判決為穩(wěn)定，則統(tǒng)計rcs數(shù)據(jù)切換頻率，最后，通過狀態(tài)切換次數(shù)計算得到能夠反映彈道導(dǎo)彈目標飛行狀態(tài)的特征。

一種真假目標的狀態(tài)特征提取方法，步驟如下：

s1、利用雷達測量的rcs數(shù)據(jù)估計嵌入維數(shù)m，具體為：

s11、利用雷達測量的rcs數(shù)據(jù)構(gòu)造向量yi(d)＝(x(ti),x(ti+τ),…,x(ti+(d-1)τ))^t，其中，d是根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定的嵌入維數(shù)的初始估計，i＝1,…,n-(d-1)τ，n的取值，ti是第i個采集時刻，τ為時間延時值，x(*)表示某采樣時刻的rcs值；

s12、構(gòu)造其中，n(i,d)是一個正整數(shù)，表示采樣點序號，其取值范圍為n(i,d)∈{1,…,n-dτ}，yn(i,d)是對應(yīng)n(i,d)的構(gòu)造向量，a(i,d)表示以i第個采樣點為起始元素、d維構(gòu)造向量的突變量；

s13、計算其中，e(d)表示所有構(gòu)造向量的突變量的平均值；

s14、當(dāng)e(d+1)/e(d)停止變化時，此時的d+1就是嵌入維數(shù)m中的極小嵌入維數(shù)；

s2、基于s1所述嵌入維數(shù)m估計時間延遲，具體為：

s21、根據(jù)s1所述嵌入維數(shù)m，計算

s22、取不同的嵌入維數(shù)m畫出s(這個s的物理含義)對τ變化的曲線；

s23、選取s22所述曲線第二個極小值對應(yīng)的時間延遲的1/4作為時間延遲的估計；

s3、利用s1得到的嵌入維數(shù)m和s2得到的時間延遲重構(gòu)相空間：

其中，i＝1,2,...,m，m為不為零的自然數(shù)；

s4、計算相空間數(shù)據(jù)里的最大點距和最小點距并將最大和最小點距之差δd＝dmax-dmin均勻劃分為s個網(wǎng)格，其中，j＝1,2,...,m；

s5、計算關(guān)聯(lián)積分其中，為heaviside階躍函數(shù)，r＝dmin+δd/s；

s6、對lncm(r)進行門限判決，如果lncm(r)≥-20則認為目標狀態(tài)穩(wěn)定，跳轉(zhuǎn)至s7，如果lncm(r)＜-20則認為目標狀態(tài)不穩(wěn)定，即可判定目標是假目標；

s7、對于穩(wěn)定狀態(tài)目標，計算rcs數(shù)據(jù)的起伏頻率，即rcs測量數(shù)據(jù)由上升變?yōu)橄陆祷蛳陆底優(yōu)樯仙嬕淮纹鸱⑼瑫r記錄數(shù)據(jù)局部極值點的數(shù)值rcslocal；

s8、計算新特征

進一步地，s14所述停止變化的條件為e(d+1)/e(d)＜0.01。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明一種彈道導(dǎo)彈新的特征提取方法，將測量得到的目標rcs數(shù)據(jù)構(gòu)造成新的向量，利用向量計算rcs數(shù)據(jù)的嵌入維數(shù)，再根據(jù)嵌入維數(shù)的估計得到實驗延遲的估計，再計算關(guān)聯(lián)積分，最后對關(guān)聯(lián)積分進行門限判決以區(qū)分穩(wěn)定目標和不穩(wěn)定目標。然后，對穩(wěn)定狀態(tài)目標的rcs數(shù)據(jù)起伏頻率進行計算，得到一種反應(yīng)目標運動狀態(tài)的新特征。這種新特征可以較好地體現(xiàn)真目標、碎片和彈體的運動狀態(tài)，有利于真目標的識別。

附圖說明

圖1為實施方案中的真目標結(jié)構(gòu)圖。

圖2為實施方案中的重誘餌目標結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明提取到的真目標、碎片和重誘餌的狀態(tài)特征。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行說明。

以圖2所示的真目標和圖3所示的重誘餌目標為驗證對象。

真目標的幾何結(jié)構(gòu)如下：長度1820mm，底部直徑540mm，3個寬6mm深3mm、寬4mm深2mm、寬10mm深5mm的凹槽，分別距錐頂220mm、440mm和1400mm。重誘餌目標的幾何結(jié)構(gòu)為：長度640mm，底部直徑200mm。真目標和重誘餌目標的rcs由feko計算得到，頻率為3ghz。碎片的rcs假設(shè)為均值為0，方差為-20db的高斯隨機變量。極化方式為vv極化。假設(shè)脈沖重復(fù)頻率為20hz，每5秒進行一次特征提取。

步驟1、利用雷達測量的rcs數(shù)據(jù)估計嵌入維數(shù)；

步驟1-1、利用雷達測量的rcs數(shù)據(jù)構(gòu)造向量

yi(d)＝(x(ti),x(ti+τ),…,x(ti+(d-1)τ))^t,i＝1,…,n-(d-1)τ，其中，n＝100，τ取0.05秒，d分別取1到4。

步驟1-2、對于給定的d，構(gòu)造其中，n(i,d)∈{1,…,n-dτ}。

步驟1-3、計算

步驟1-4、當(dāng)e(d+1)/e(d)停止變化時，此時的d+1就是極小嵌入維數(shù)m。

步驟2、基于嵌入維數(shù)m估計時間延遲；

步驟2-1、根據(jù)步驟1中得到的嵌入維數(shù)m，計算

步驟2-2、取不同的m畫出s對τ變化的曲線；

步驟2-3、選取曲線第二個極小值對應(yīng)的時間延遲的1/4作為時間延遲的估計。

步驟3、利用步驟1得到的嵌入維數(shù)m和步驟2得到的時間延遲重構(gòu)相空間：

步驟4、計算相空間數(shù)據(jù)里的最大點距和最小點距并將最大和最小點距之差δd＝dmax-dmin均勻劃分為s個網(wǎng)格，這里s取3；

步驟4、計算關(guān)聯(lián)積分：其中，為heaviside階躍函數(shù)，r＝dmin+δd/s。

步驟5、對lncm(r)進行門限判決，如果不小于-20則認為目標狀態(tài)穩(wěn)定，否則，則認為目標狀態(tài)不穩(wěn)定；

步驟6、對于穩(wěn)定狀態(tài)目標，計算rcs數(shù)據(jù)的起伏頻率，即rcs測量數(shù)據(jù)由上升變?yōu)橄陆祷蛳陆底優(yōu)樯仙嬕淮纹鸱?，并同時記錄數(shù)據(jù)局部極值點的數(shù)值rcslocal；

步驟7、計算新特征

對于三種目標采用上述步驟提取到的目標特征如圖3所示,真目標和重誘餌目標的外形如圖1和圖2所示。從圖中可見，真目標和重誘餌目標的運動狀態(tài)值較低，說明這兩種目標的運動比較穩(wěn)定，而碎片的運動狀態(tài)值較高，說明碎片的運動狀態(tài)不太穩(wěn)定。因此，可以根據(jù)目標運動狀態(tài)特征劃定門限，將運動狀態(tài)較穩(wěn)定的真目標、重誘餌等目標與運動狀態(tài)不太穩(wěn)定的碎片目標區(qū)分開來。