| 单词 | 目标特征信号与识别 |
| 释义 | 【目标特征信号与识别】 拼译：target signature and recogniition 雷达目标特征信号是雷达发射的电磁波与目标相互作用产生的各种信息，它载于目标的散射回波之上，可用于推求目标形状、体积、姿态、表面材料的电磁参数及表面粗糙度等物理量，从而达到对遥远目标的辨认、分类和识别等目的。目标特征信号隐含于雷达复回波之中，通过对雷达回波的幅度与相位的分析和处理，可以得到诸如目标的雷达散射截面(RCS)及其统计特征参数、角闪烁及其统计参数、极化散射矩阵、散射中心分布以及目标的复自然谐振频率(即极点)等参量，它们表征了雷达目标的固有特性，统称为目标特征信号。 从测量目标参数的角度考虑，可将雷达分为两大类，第1类称为尺度测量(Metric Measurement)雷达，它能测量目标的三维位置坐标、速度与加速度等参数；第2类称为特征信号测量(Signature Measurement)雷达，它能测量与目标形体及其表面物理特性有关的参数。上述两类测量原理上可以在同一部雷达上实现，但由于对接收系统动态范围、变极化、幅度与相位标定精度等要求不一样，因此，对一部具体的雷达来说，要求它完成的功能只能有所侧重。近几十年来，每一种雷达新体制的产生和雷达先进技术的发展几乎都依赖于对雷达目标特征信号研究的深入程度。20世纪50年代初期，为了抑制目标振幅起伏引起的雷达角跟踪误差，发明了单脉冲雷达体制；随后，洲际导弹使用了一种能施放几百个假弹头的新技术，它促使了60年代初在反导防御体系中增设了能跟踪多目标的相控阵雷达。80年代隐身飞行器进入实用阶段，人们正在探索反隐身技术，一种扩大空间域的多基地接收体制和另一种扩大频率域的超宽带新雷达体制正在酝酿产生。雷达目标特征信号的研究成果已经在目标识别、目标电磁散射的减缩、增强和物理复现、微波遥感与近感、武器系统制导与仿真等方面获得了广泛的应用。1958年，美国用AN／FPS－16雷达跟踪了前苏联当时刚发射的第2颗人造地球卫星东方2号，发现其雷达回波振幅起伏中有周期分量，并与角反射器的散射有相似的形状，D．K．Barton断言其上带有角反射器，并据此分析出了该卫星的外形、尺寸和简单结构。事后证明，上述分析是正确的。可以说，Barton的工作标志着雷达的作用从单纯发现和定位进入了特征信号的测量与识别阶段，推动了雷达目标特征信号的研究工作。从60年代后期开始，美国利用地基和星载雷达对月球表面的散射进行了研究，详细测量了月球的比电阻、磁导率及损耗角、月球表面的RCS、有效介电常数、表面粗糙度等参数。在载人飞船登月之前，已经了解了月球表面层的电磁特性、结构和物理化学特性。70年代初，美国利用罗姆航空发展中心研制的Floyd高分辨力雷达，两次发现了阿波罗飞船和天空实验室的太阳电池板的故障。AN／FPS－85雷达于1972年观测发现探险者45号气象卫星4块镶嵌太阳能电池板中有2块未全部打开。1970年从特征信号分析中判断出前苏联发射的一颗宇宙系列卫星是反卫星卫星。中国北京环境特性研究所自70年代以来，利用先进的测量雷达对各种卫星与导弹进行了外场动态测量、理论计算和静态测量，获得了各种飞行物在飞行中段和再入段的大量散射数据，并分析了丰富的再入物理现象。80年代以来，目标特征信号的研究成果大量应用于飞机、导弹、舰船、坦克等军用目标的识别与散射特征控制方面，先进国家先后研制成功了隐身飞机、隐身巡航导弹和隐身军舰。1988年底，美国公开展示了其先进的隐身轰炸机B－2和隐身强击机F117A，1993年展示了其第1艘隐身军舰“海影”。其中F117A隐身飞机在1991年初的海湾战争中发挥了关键作用，从而表明隐身技术已进入实用阶段。目标识别的进展与目标特征信号的研究是息息相关的，特征信号的提取是目标识别的前提。一般认为，雷达目标识别技术基本上可以分为两大类。第1类是常规识别方法，其基本理论基础是电磁散射与逆散射理论，主要包括：(1)扩大雷达的参数测量功能，测定目标的动力学参数特征；(2)用宽频带、窄脉冲和毫米波技术来提高雷达的分辨力，通过目标的一维、二维和三维高分辨力图像来识别目标；(3)采用雷达收发变极化技术，获取目标的极化散射特征。早期的目标识别受到雷达测量能力的限制，主要是利用目标RCS起伏信息，因此识别能力十分有限。60～70年代，主要是为了解决反导防御系统中的真假目标识别问题，目标识别中采用了RCS起伏、极化比和质阻比等特征参量，例如，70年代初，美国利用夸贾林岛上的Altair和Alcor等雷达，成功地从民兵洲际导弹的碎片中和少量诱饵中识别出了真假弹头，使反导导弹“斯帕坦”拦截试验成功。进入80年代以来，得益于宽带信号技术和信号处理技术的巨大进展，雷达体制也朝着多维高分辨力和变极化方向发展，出现了具有两维高分辨力的逆合成孔径雷达(ISAR)和高距离分辨力与单脉冲技术相结合的三维成像技术等，并开始在目标识别中付诸实用。考虑到未来复杂的战争环境，雷达应对辐射信号的多维参数具有高分辨力，具备的高分辨力维数越多，消除虚假信号、检测和识别目标的能力就越强。因此，高分辨力成像技术将是目标分辨与识别技术发展的主导方向。目标识别的第2类方法是以目标瞬态响应为理论基础。1958年，美国Kennaugh首次提出了目标瞬态电磁响应的概念，并于1965年同Moffatt一道将之完备。1973年，美国空军军械实验室C．E．Baum等人在研究核电磁脉冲对物体的影响时，提出了奇异点展开法(SEM)理论，后被推广应用于提取目标的复自然谐振频率(即极点)。由于极点分布只决定于目标形状和固有特性，与雷达的观测方向无关，70年代此方法曾一度受到广泛重视，但因从有噪声的目标瞬间响应中直接提取目标极点存在困难而发展缓慢。进入80年代后，人们掌握了另一种新的技术，它既可保持目标极点不随姿态角度变化的优点，又可克服其缺点，这就是目标识别的波形综合技术，它包括K－脉冲、E－脉冲和S－脉冲，统称为目标鉴别信号。K－脉冲是在1981年由美国俄亥俄州立大学电物理实验室的Kennaugh首次提出的，E－脉冲和S－脉冲的概念则由美国密执安州立大学K．M．Chen等人提出。这些特定脉冲对待识别的目标可激励出所期望的回波特征值，且几乎与目标姿态无关。80年代开始众多的研究者对波形综合技术进行了广泛的探讨，但由于所要求的雷达体制尚难以完全满足，目前仍处于实验阶段。雷达目标识别是困惑雷达界的最大难题之一，其他光学目标识别与声纳目标识别也都存在同样困难。人们正在利用跨学科的各种知识探索新的途径，相信在不远的将来，目标识别技术将会有突破性的进展。【参考文献】：1 Barton D K．IRE National Conference Record，1958，7，Pt．5∶67～732 Kennaugh E M．Moffatt D L，Proc IEEE，1965，53(8)∶893～9013 Kennaugh E M．IEEE T－AP，1981，(3)29∶327～3314 Chen K M．IEEE T－AP，1981，(4)29∶553～5655 黄培康等．雷达目标特征信号．北京：宇航出版社，1993(中国航天工业总公司黄培康教授、许小剑研究员撰) |
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