弹道导弹是能够对敌方战略目标进行远距离、高精度打击的利器，是国家国防军事威慑的重要组成部分，已经逐渐成为影响当今的世界政治格局，左右现代化战争的发展态势，甚至能够对现代战争的最终结果起到决定性的作用。为了构建有效的弹道导弹防御系统应对潜在威胁，对弹道导弹防御技术的研究势在必行。

真假弹头的有效识别是反导系统所需考虑的焦点问题，其本身就面临着极大的挑战性：战略隐身技术的充分应用使得反导系统的识别距离大幅缩短；诱饵、箔条等弹头“伴飞物”不仅使中段目标变得复杂化，而且使识别的电磁环境变得十分复杂；一些重诱饵甚至装有自身姿态调整装置，其微动姿态和真弹头基本相同，减弱了真假目标之间的区分度等 ^[1]。

弹道导弹的弹道分为助推段、中段和再入段。助推段是指从导弹起飞直到导弹穿过大气层，进入外太空阶段，此阶段导弹推进器处于工作状态；中段是指导弹推进器关机后导弹按照设定的弹道参数在外太空做无动力飞行；再入段是指弹头返回稠密大气层到弹头落地的阶段。

其中，中段飞行时间占全部飞行时间的80%~90%，不论对于洲际弹道导弹(ICBM)还是战术导弹(TBM)，中段都是弹道防御系统中识别与拦截的重要阶段。弹道导弹在中段飞行时，红外辐射信号基本消失，对通常的红外识别手段来说是个盲区 ^[2]。而目标的后向散射特性可以通过雷达的回波信号检测出来。因此可以作为识别真假弹头的一个重要依据 ^[3]。

由导弹进攻技术可知，为了提高导弹命中的精度，在弹头及诱饵的释放过程中，一般采取姿态控制方式，以达到空间定向的目的。其中，自旋是最常用的一种空间定向技术。但是，在弹头和诱饵的释放过程中，不可避免地会对弹头及诱饵产生横向干扰，由刚体目标姿态动力学可知 ^[3]，弹头和诱饵在飞行过程中将产生进动。进动又称旋进，是指锥体类目标在沿平动轨道不断旋进时，目标本身绕进动轴旋转。

目标的进动会使RCS（雷达截面积）发生周期变化。通过对RCS时间序列进行特征提取可以获得有用的信息 ^[3]。文献 [4]中提到，2006年美国海军实验室通过建立理想的散射点模型，对在锥旋和翻滚状态下的雷达回波序列进行时频分析，得到了目标在不同微动状态下的微多普勒特征。

目前，国内对于弹道中段真假目标识别的研究大都停留在理论仿真阶段，进行的公开外场实验极少。我国在九十年代利用导弹实验靶场雷达测量设备录取弹道导弹的目标RCS序列，并开展了窄带雷达波形特征提取方法研究。国内的许多高校以及研究所等积极开展弹道目标识别方向的研究。文献 [5]采用循环自相关函数法（CAUTOC)和循环平均幅度差函数法（CAMDF）结合的方法进行进动周期估计，由于RCS 测量误差以及噪声的干扰，使得 CAUTOC 的峰值点和 CAMDF 的谷值点不一定能恰好出现在同一位置，易导致周期估计的错误；文献[2]使用了CAMDF的方法来进行周期提取。

综上所述，弹道中段是进行真假目标识别与拦截的最为关键阶段。本文就是在弹道中段的背景下，针对高速锥体目标的进动特性进行研究。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容及目标
1) 完成母舱和弹头的中段飞行及分离仿真。
2) 根据回波信号，检验弹头分离和真假弹头识别算法的有效性。
查找相关参考文献，对母舱和弹头的中段飞行及分离进行建模，模拟母舱在中段的飞行过程。研究锥体目标的进动规律和其RCS的变化过程，建立出RCS时间序列的信号模型。在建立出RCS时间序列的信号模型的基础上，设计出合适的算法实现进动周期的检测，并根据检测的进动周期来判断真假弹头。
技术方案及措施
首先要完成出母舱和弹头的中段飞行及分离建模与仿真。主要思路是借鉴文献[6]中的方法，在已知母舱关机点参数的前提下来求解轨道6要素，通过轨道6要素来计算任意时刻的母舱的位置及速度。弹头与母舱分离的过程是按照文献[2]中的方法来对这一过程进行建模的。这一过程主要是通过动量守恒定律来建立的。
接着按照文献[2]中的方法来实现弹头与母舱分离的过程的捕捉。弹头母舱分离过程会使雷达观测目标增加，并影响目标回波中的速度信息。这一变化会反映在多普勒频谱中。只要检测到弹头分离前后的多普勒频谱变化便能捕捉这个过程。
然后按照文献[3]中的思路来对锥体目标进行进动建模，并得到RCS时间序列的信号模型。最后检验文献[2]、[5]中通过RCS时间序列提取进动周期的方法的有效性。