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弹载毫米波雷达目标识别实现技术研究

卢再奇  
【摘要】: 本文结合国防科技重点预研项目“毫米波主动寻的制导目标识别”,主要开展弹载宽带毫米波雷达目标识别技术和实时信号处理技术及其实现的研究工作。 绪论部分对宽带毫米波雷达精确制导与自动目标识别技术及实时信号处理技术进行了简要评述。首先对国外毫米波雷达精确制导武器的发展和现状进行了回顾和总结;接着回顾了宽带毫米波雷达目标识别的发展过程,对各种宽带毫米波雷达目标识别方法进行了归纳;在分析了雷达信号处理等应用领域对处理机的要求之后,对并行处理机的体系结构和组成进行了分析。最后介绍了本文的主要工作。 第二章提出了一种宽带高分辨雷达目标一维距离像识别新算法,即基于目标散射模型的匹配识别算法。该算法首先从光学区雷达目标的多散射中心理论出发,在大量实测(暗室或外场测量)数据的基础上,建立待识别目标的三维电磁散射模型。目标识别时,用目标的实测距离像与数据库中所有目标的三维散射模型在任意姿态角上的投影形成的距离像进行匹配,取相关性最强的目标类型作为识别输出结果。该方法以目标多散射中心理论为基础,只需要存贮目标的三维散射模型参数,需要的存贮量较少;与常规的全姿态角匹配识别方法比较,基于目标散射模型的匹配识别方法,由于利用了遗传算法的全局寻优能力,计算量较小。因此,特别适合于导引头等实时性要求高、硬件环境有严格限制的场合。 本文第三章对毫米波导引头自动目标识别(ATR)实时信号处理实现技术进行了研究。采用并行处理是目前雷达信号处理的发展趋势。文章分析了组成并行处理机的处理器必须具备的特点,提出了研制弹载实时信号处理系统需要注意的问题;近几年,各种处理器性能提高非常快,系统中互连网络已经成为影响系统总体性能的主要因素。为此,对一种由常用的DSP芯片组成的多处理器系统的处理器利用率进行了分析,提出了多处理器系统互连网络设计的基本原则;本章使用遗传算法作为实现多处理器调度的工具,提出了一种新的任务调度算法,该算法主要是为了解决在任务数任意、任务计算时间不相等、任务前趋关系任意、以及任务间存在通信和考虑任务存贮器要求的情况下,如何优化任务在各个处理器上的分配和执行顺序,使得多处理器系统总的执行时间最小;最后对一个目标识别算法进行了硬件实现优化分析,根据分析结果,将算法映射到由DSP芯片组成的环形网络连接的处理器拓扑结构上,得到了多处理器系统的原理框图。 第四章研究了自动目标识别算法的实时实现技术。在对当时多种先进的DSP器件性能进行分析和比较论证的基础上,选用TMS320C80芯片,研制了基于PC机ISA总线的目标识别算法开发演示系统;基于多处理器的弹载脱机处理系统是本文研究的另一个内容,系统使用模块化结构,采用自定义总线。该系统还可通过PCI总线与 国 防科学技术大学研究生院学位论文 PC机组成实时信号处理系统;为了配合外场雷达数据录取试验的开展,研制了四通 道高速数据采集系统。该系统用PCI总线作为输入计算机的数据接口,使用DN传 输将采集的雷达信号实时地输入计算机,以实现大容量高速数据采集与记录;最后, 在实验室条件下,使用大量的实测数据,对所研制的开发系统和弹载系统进行了测试, 结果表明,其功能和实时性指标达到了系统设计要求。 第五章对本文的工作进行了全面的总结。


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