[发明专利]一种MIMO雷达真假弹头序贯检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及基于序贯LOUD检测器(Locally Optimal Unknown Direction test局部未知方向最佳检测器)的MIMO雷达(多输入多输出雷达)真假弹头快速检测方法。适用于分置天线MIMO雷达集中处理观测值时对真、假弹头目标的序贯处理方法。 

背景技术

弹道弹头是高精度远程打击的杀手锏武器。为了迷惑反导拦截系统，一些战略导弹会在弹道弹头飞行中段会施放一些先进的假弹头来迷惑反导系统。敌方施放的先进的假弹头与真弹头外形尺寸、外形特征和飞行姿态，运动速度，姿态变化等运动特征上非常相似，使得反导系统难以分辨出弹头的真假。这种情况下，如何快速有效地识别真假弹头并有效拦截，是反导系统中较为棘手的难题。快速识别真假弹头是拦截的前提，能否快速，准确的识别真假弹弹头一定程度上决定了反导系统的成败。 

弹道弹头在飞行中段飞行的时间最长(见文献：Survey of maneuvering target tracking part II:motion models of ballistic and space targets,Li,X.Rong,and Vesselin P.Jilkov.；IEEE transactions on aerospace and electronic systems 46.1(2010):96-119.)，最适合在这个阶段对真假弹头进行检测，为反导系统提供充裕的反应时间。在中段飞行的弹头的运动包含平动和一些由于自身部件调整所形成的细微运动(以下简称微动)。研究表明，真假弹头的微动特征可以通过雷达系统被检测和识别出来(见文献：Micro-Doppler effect in radar:phenomenon,model,and simulation study，Chen,Victor C.；Aerospace and Electronic Systems,IEEE Transactions on 42.1(2006):2-21.)。先进的假弹头和真弹头的非常相似，它们的主要差异在微动特征上。这些区别，导致雷达回波信号不同，为雷达系统鉴别真假弹头提供了依据。弹道弹头的微动特征主要包括简自旋(隐身和控制飞行姿态)和锥旋组成的进动和自旋，锥旋和摆动合成的章动。微动和弹道弹头的平动叠加，共同作用在雷达回波上。 

目前能较好地识别出真假弹头的方法仅有微多普勒方法一种，但用微多普勒方法识别真假弹头存在不足之处：首先，微多普勒特征不易测量；其次，该方法仅利用了运动目标多普勒一维信息，并未用到多维的更全面的信息，使识别效果受到局限。为实现多维测量，获取更充分的多维的目标运动状态信息，以改善识别效果，此处采用分置天线的MIMO雷达来观测弹头目标的运动信息。 

分置天线的多输入多输出(MIMO)雷达是一种多天线同时收发信号的雷达系统，天线位 置较为分散，各回波信号之间不相关。相比传统的相控阵雷达，分置天线MIMO雷达的天线结构具有空间，频率的系统分集增益使用分置天线的MIMO雷达观测弹头目标的位置和信息，能够获得多个维度的弹头目标的运动信息，有效克服对称扩展目标的微动效应互相抵消的现象，从而提高弹头目标的识别性能。 

研究证明，采用分置天线的MIMO雷达观测弹道弹头的运动，并集中地估计弹道弹头运动的运动状态，弹头的运动状态可以简化成离散时间状态空间模型，即： 

x_k+1＝F_k+1x_k+G_k+1u_k+w_k

y_k＝Hx_k+e_k

其中x_k+1是状态向量，u_k是与星球引力相关的加速度，w_k是状态噪声，e_k是观测噪声，y_k是观测向量，F_k+1,G_k+1,H是系统参数矩阵。弹道弹头的状态空间模型描述了物理系统的内部状态的变化规律。在已知系统的噪声和状态向量的初始值之后，就可以根据状态空间模型推算出各个时刻的系统状态，并且MIMO雷达的观测向量可以直接应用于真假弹头的检测。