本發明專利技術是一種基于相干化處理的步進頻率ISAR成像方法。主要解決傳統參數估計方法運算效率較低，包絡補償后存在的相位誤差對頻率合成有較大影響的問題。其實現步驟為：建立步進頻率ISAR回波信號模型；根據回波信號模型進行運動參數估計；構造補償函數對回波信號的子脈沖包絡進行補償；對補償完的回波信號進行基于相干化處理的頻率合成；對合成后的回波信號頻譜進行IFFT變換，獲取高分辨一維距離像；利用RD算法或RID算法進行方位成像，獲取方位的高分辨圖像。實驗證明本發明專利技術具有高相位誤差補償精度和高運算效率的優點，可用于實現目標的二維高分辨ISAR成像。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于雷達
，特別涉及逆合成孔徑雷達高分辨成像技術，可用于實現目標的高分辨二維成像。
技術介紹
高分辨ISAR成像雷達由于能夠實現目標的二維成像，獲取更加豐富的目標散射信息，有利于目標的識別和分類，因而被廣泛地應用于現代雷達系統中。對目標進行高分辨ISAR成像需要提高雷達的縱向和橫向分辨率。橫向分辨率是通過目標相對雷達的轉動實現的，而縱向分辨率是通過雷達發射的大信號帶寬實現的。線性調頻步進信號由于能合成大的信號帶寬提高雷達的縱向分辨率而被廣泛地應用于高分辨成像雷達系統中。線性調頻步進信號合成距離高分辨處理一般有三種方法合成距離包絡法、時域合成法和頻域合成法。由于頻域合成法運算效率高、不會產生虛假偽峰而受到更多的重視和應用。步進頻率高分辨ISAR成像算法的重點在于運動目標的運動參數估計和運動誤差補償，用于合成高分辨距離像，并最終獲取目標的高分辨二維圖像。利用最小熵方法對運動目標進行參數估計，并補償回波數據中脈組內的運動誤差。通過回波包絡的移動量來擬合目標的運動參數。但這幾種方法在實際應用上有很多不足1.最小熵方法需要利用搜索的方法對運動參數進行估計，其搜索步進量大小難以控制，運算效率較低。2.通過回波包絡的移動量來擬合目標的運動參數，其估計誤差較大，剩余相位誤差也大，嚴重影響脈組內各子脈沖間的相干性，使合成后的目標像出現主瓣展寬和副瓣變差的現象。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對上述已有技術的不足，提出了一種基于相干化處理的步進頻率ISAR成像方法，以高效、精確地補償步進頻率信號中脈組內各子脈沖間的相對包絡和相位誤差，更好地獲取目標的合成高分辨一維距離像。實現本專利技術目的技術思路是通過相鄰相關法對回波數據進行降維處理，利用傅里葉變換對回波數據的相關能量峰值進行積累；利用積累后的峰值在距離向和方位向的投影位置，快速地估計運動目標的速度和加速度，構造補償函數校正子脈沖間的包絡徙動；利用相干化技術對脈組內各子脈沖的方位相位誤差進行校正，通過頻域合成方法獲取目標的高分辨一維距離像；利用RD算法或RID算法進行方位成像，獲取目標方位的高分辨圖像。其實施步驟包括如下(I)建立步進頻率ISAR回波信號模型；(2)根據回波信號模型進行運動參數估計2a)將不同脈組的第一個子脈沖數據分別取出，得到回波信號相鄰相關表達式為權利要求1.一種基于相干化處理的步進頻率ISAR成像方法，包括如下步驟 (1)建立步進頻率ISAR回波信號模型； (2)根據回波信號模型進行運動參數估計 2a)將不同脈組的第一個子脈沖數據分別取出，得到回波信號相鄰相關表達式為 2MAttAtiRd.'n7) = Op sinc(A(r + ——))Xexp(./-M1Jxexp(j—M2)CAA 其中，T為相關時間，m為脈組數，O彡m彡M-l，mTa為方位時間的離散表示，Op為目標回波后向散射系數，A為相關匹配量，c為光速，\為信號波長，M=MJM2,Af1 = (vr - Xp(O)Tc + — arT； , M2=TaarmTa 其中，v,是目標相對雷達運動的徑向速度，Xp是散射點的橫向位置信息， 為目標相對雷達運動的轉動角速度，Ta為脈組間的重復周期，\是目標相對雷達運動的徑向加速度。2b)對回波信號相鄰相關表達式沿著方位向做FFT積累，得到方位頻域回波信號相鄰相關表達式為 Tja) = O1., sinc(,4(r+—))xsinc(^7,；(./；, — ar ))xexp( /M,) CAA IM 2T 其中，T111為子脈沖重復周期，4為方位向頻率，(——,一fa,.)是回波信號相鄰相關表 C A達式的相關峰值位置； 忽略M中相鄰兩次回波Co引起的包絡變化，則相關峰值位置又可表示為(2vJa+ aJ' 2Taar、 cX 2c)將相關峰值位置在距離向和方位向的坐標分別設為兩和，計算目標的徑向加速度ar和速度Vr ^prfln-(^r+ M a =-^--n = l,. INTa'< MN —(―+ 1)] A~ V.. =-------- m =1.......M IfsTaANT1' 其中，分和々分別為距離向和方位向的離散點數，Prf為方位向采樣頻率，fs為距離向采樣頻率，Tr為脈沖重復周期； (3)根據徑向加速度\和速度利用如下包絡補償的相位補償函數sSMf對回波信號的子脈沖包絡進行補償， ,., P I r ^Ssref 二 exp(勹一(VjiJm +-O,./rC)) Jc2 其中，fr為距離向頻率，tm為方位向時間； (4)對完成子脈沖包絡補償的回波信號進行基于相干化處理的頻率合成，得到合成后的回波信號頻譜s (仁，I；)；(5)對合成后的回波信號頻譜s(f；，I；)進行逆傅里葉IFFT變換，獲取高分辨一維距離像； (6)對高分辨一維距離像利用RD算法或RID算法進行方位成像，獲取目標方位的高分辨圖像。2.根據權利要求1所述的基于相干化處理的步進頻率ISAR成像方法，其中步驟(4)所述的對完成子脈沖包絡補償的回波信號進行基于相干化處理的頻率合成，按如下步驟進行 4a)把完成子脈沖包絡補償的回波信號變換到距離頻域sn(f；，nl；)；3.根據權利要求2所述的基于相干化處理的步進頻率ISAR成像方法，其中步驟4b)所述的對相鄰的子脈沖頻域回波信號位置和相位進行變化，通過如下公式進行全文摘要本專利技術是一種基于相干化處理的步進頻率ISAR成像方法。主要解決傳統參數估計方法運算效率較低，包絡補償后存在的相位誤差對頻率合成有較大影響的問題。其實現步驟為建立步進頻率ISAR回波信號模型；根據回波信號模型進行運動參數估計；構造補償函數對回波信號的子脈沖包絡進行補償；對補償完的回波信號進行基于相干化處理的頻率合成；對合成后的回波信號頻譜進行IFFT變換，獲取高分辨一維距離像；利用RD算法或RID算法進行方位成像，獲取方位的高分辨圖像。實驗證明本專利技術具有高相位誤差補償精度和高運算效率的優點，可用于實現目標的二維高分辨ISAR成像。文檔編號G01S13/89GK102998672SQ20121049335公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日專利技術者李亞超, 全英匯, 邢孟道, 許斌, 周瑞雨 申請人:西安電子科技大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于相干化處理的步進頻率ISAR成像方法，包括如下步驟：(1)建立步進頻率ISAR回波信號模型；(2)根據回波信號模型進行運動參數估計：2a)將不同脈組的第一個子脈沖數據分別取出，得到回波信號相鄰相關表達式為：R(τ,mTa)=σPsinc(A(τ+2Mc))×exp(j4πλM1)×exp(j4πλM2)其中，τ為相關時間，m為脈組數，0≤m≤M?1，mTa為方位時間的離散表示，σP為目標回波后向散射系數，A為相關匹配量，c為光速，λ為信號波長，M=M1+M2，M1=(vrxPω)Ta+12arTa2,M2=TaarmTa其中，vr是目標相對雷達運動的徑向速度，xP是散射點的橫向位置信息，ω為目標相對雷達運動的轉動角速度，Ta為脈組間的重復周期，ar是目標相對雷達運動的徑向加速度。2b)對回波信號相鄰相關表達式沿著方位向做FFT積累，得到方位頻域回波信號相鄰相關表達式為：R(τ,fa)=σPsinc(A(τ+2Mc))×sinc(πTm(fa-2Taλar))×exp(j4πλM1)其中，Tm為子脈沖重復周期，fa為方位向頻率，是回波信號相鄰相關表達式的相關峰值位置；忽略M中相鄰兩次回波ω引起的包絡變化，則相關峰值位置又可表示為(-2vrTa+arTa2c,2Taarλ);2c)將相關峰值位置在距離向和方位向的坐標分別設為和計算目標的徑向加速度ar和速度vr：ar=λprf[n~-(N~2+1)]2NTan~=1,.....,N~vr=-c[m~-(M~2+1)]2fsTa-λ[n~-(N~2+1)]4N~Tam~=1,.....,M~其中，和分別為距離向和方位向的離散點數，prf為方位向采樣頻率，fs為距離向采樣頻率，Tr為脈沖重復周期；(3)根據徑向加速度ar和速度vr，利用如下包絡補償的相位補償函數ssref對回波信號的子脈沖包絡進行補償，ssref=exp(-j4πc(vrfrtm+12arfrtm2))其中，fr為距離向頻率，tm為方位向時間；(4)對完成子脈沖包絡補償的回波信號進行基于相干化處理的頻率合成，得到合成后的回波信號頻譜s(fr，Tr)；(5)對合成后的回波信號頻譜s(fr，Tr)進行逆傅里葉IFFT變換，獲取高分辨一維距離像；(6)對高分辨一維距離像利用RD算法或RID算法進行方位成像，獲取目標方位的高分辨圖像。FDA00002477120000014.jpg,FDA00002477120000016.jpg,FDA00002477120000017.jpg,FDA00002477120000022.jpg,FDA00002477120000023.jpg...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李亞超，全英匯，邢孟道，許斌，周瑞雨，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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