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近年来，随着雷达测量能力和信号处理水平的提高，对雷达目标细节的描述和刻画，尤其是目标微动特性的探测和识别正成为一个新的技术热点，应用微多普勒信息进行目标识别已被认为是一种非常具有潜在优势的技术手段。采用假目标和诱饵是实现弹道导弹突防的重要手段，对真假目标的识别也始终被认为是导弹防御的关键技术之一。本文正是以此为背景而展开的。
首先研究了四种基本的微运动——振动、旋转、锥旋、翻滚下落的微多普勒产生机理，在此基础上针对课题背景，研究了弹道目标的微动特性。弹道导弹从发射到攻击一般经历弹箭分离、诱饵释放、惯性飞行以及再入等特征事件。由于弹箭分离及诱饵释放时对弹头产生横向干扰，自旋弹头和重诱饵在中段和再入段飞行过程中存在微动，其中最典型的就是进动和章动。没有自旋运动装置的重诱饵在再入初段由于受到重力和空气阻力影响可能发生摆动和翻滚运动。针对这些现象建立了弹道目标的进动、章动、重诱饵摆动的数学模型，分析了它们微多普勒的变化特点，并提出利用微多普勒的最大值和微多普勒变化周期来进行简单目标识别。
针对微多普勒随时间变化的特点，主要研究了联合时频分布的微多普勒提取方法。研究了短时傅立叶变换(STFT)、谱图、魏格纳—威尔分布(WVD)、科恩类时频分布在提取微多普勒中的优点和不足；研究了离散信号的WVD及科恩类时频分布对抽样率的要求；研究了窗函数、热噪声和箔片干扰对短时傅立叶变换和谱图的影响，给出了研究结果。
针对在研究微多普勒产生机理、建立不同微运动数学模型的过程中，以及到目前为止的大多数文献中关于微多普勒的仿真和分析仍然停留在窄带信号上，本文首次系统地提出了宽带线性频率调制信号微多普勒提取方法，并首次提出用自相关函数法和倒谱法提取微多普勒变化周期，并对以上方法做了仔细的仿真研究，此外，还研究了带宽、雷达视角、距离徙动以及目标整体转动角较小对提取微多普勒的影响，指出了宽带信号提取微多普勒的优缺点。
为了验证上述理论的正确性，在微波暗室条件下进行了微多普勒提取实验。实验结果证明了本文微多普勒提取理论的正确性，为下一步的研究工作奠定基础。