专利名称：基于相干化处理的步进频率isar成像方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，特别涉及逆合成孔径雷达高分辨成像技术，可用于实现目标的高分辨二维成像。
背景技术：
高分辨ISAR成像雷达由于能够实现目标的二维成像，获取更加丰富的目标散射信息，有利于目标的识别和分类，因而被广泛地应用于现代雷达系统中。对目标进行高分辨ISAR成像需要提高雷达的纵向和横向分辨率。横向分辨率是通过目标相对雷达的转动实现的，而纵向分辨率是通过雷达发射的大信号带宽实现的。线性调频步进信号由于能合成大的信号带宽提高雷达的纵向分辨率而被广泛地应用于高分辨成像雷达系统中。线性调频步进信号合成距离高分辨处理一般有三种方法合成距离包络法、时域合成法和频域合成法。由于频域合成法运算效率高、不会产生虚假伪峰而受到更多的重视和应用。步进频率高分辨ISAR成像算法的重点在于运动目标的运动参数估计和运动误差补偿，用于合成高分辨距离像，并最终获取目标的高分辨二维图像。利用最小熵方法对运动目标进行参数估计，并补偿回波数据中脉组内的运动误差。通过回波包络的移动量来拟合目标的运动参数。但这几种方法在实际应用上有很多不足1.最小熵方法需要利用搜索的方法对运动参数进行估计，其搜索步进量大小难以控制，运算效率较低。2.通过回波包络的移动量来拟合目标的运动参数，其估计误差较大，剩余相位误差也大，严重影响脉组内各子脉冲间的相干性，使合成后的目标像出现主瓣展宽和副瓣变差的现象。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种基于相干化处理的步进频率ISAR成像方法，以高效、精确地补偿步进频率信号中脉组内各子脉冲间的相对包络和相位误差，更好地获取目标的合成高分辨一维距离像。实现本发明目的技术思路是通过相邻相关法对回波数据进行降维处理，利用傅里叶变换对回波数据的相关能量峰值进行积累；利用积累后的峰值在距离向和方位向的投影位置，快速地估计运动目标的速度和加速度，构造补偿函数校正子脉冲间的包络徙动；利用相干化技术对脉组内各子脉冲的方位相位误差进行校正，通过频域合成方法获取目标的高分辨一维距离像；利用RD算法或RID算法进行方位成像，获取目标方位的高分辨图像。其实施步骤包括如下(I)建立步进频率ISAR回波信号模型；(2)根据回波信号模型进行运动参数估计2a)将不同脉组的第一个子脉冲数据分别取出，得到回波信号相邻相关表达式为
权利要求
1.一种基于相干化处理的步进频率ISAR成像方法，包括如下步骤 (1)建立步进频率ISAR回波信号模型； (2)根据回波信号模型进行运动参数估计 2a)将不同脉组的第一个子脉冲数据分别取出，得到回波信号相邻相关表达式为 2MAttAtiRd.'n7) = Op sinc(A(r + ——))Xexp(./-M1Jxexp(j—M2)CAA 其中，T为相关时间，m为脉组数，O彡m彡M-l，mTa为方位时间的离散表示，Op为目标回波后向散射系数，A为相关匹配量，c为光速，\为信号波长，M=MJM2,Af1 = (vr - Xp(O)Tc + — arT； , M2=TaarmTa 其中，v,是目标相对雷达运动的径向速度，Xp是散射点的横向位置信息， 为目标相对雷达运动的转动角速度，Ta为脉组间的重复周期，\是目标相对雷达运动的径向加速度。
2b)对回波信号相邻相关表达式沿着方位向做FFT积累，得到方位频域回波信号相邻相关表达式为 Tja) = O1., sinc(,4(r+—))xsinc(^7,；(./；, — ar ))xexp( /M,) CAA IM 2T 其中，T111为子脉冲重复周期，4为方位向频率，(——,一fa,.)是回波信号相邻相关表 C A达式的相关峰值位置； 忽略M中相邻两次回波Co引起的包络变化，则相关峰值位置又可表示为(2vJa+ aJ' 2Taar、 cX 2c)将相关峰值位置在距离向和方位向的坐标分别设为兩和，计算目标的径向加速度ar和速度Vr ^prfln-(^r+ M a =-^--n = l,. INTa'< MN —(―+ 1)] A[n — {— +1)]~ V.. =-------- m =1.......M IfsTaANT1' 其中，分和々分别为距离向和方位向的离散点数，Prf为方位向采样频率，fs为距离向采样频率，Tr为脉冲重复周期； (3)根据径向加速度\和速度利用如下包络补偿的相位补偿函数sSMf对回波信号的子脉冲包络进行补偿， ,., P I r ^Ssref 二 exp(勹一(VjiJm +-O,./rC)) Jc2 其中，fr为距离向频率，tm为方位向时间； (4)对完成子脉冲包络补偿的回波信号进行基于相干化处理的频率合成，得到合成后的回波信号频谱s (仁，I；)；(5)对合成后的回波信号频谱s(f；，I；)进行逆傅里叶IFFT变换，获取高分辨一维距离像； (6)对高分辨一维距离像利用RD算法或RID算法进行方位成像，获取目标方位的高分辨图像。
2.根据权利要求1所述的基于相干化处理的步进频率ISAR成像方法，其中步骤(4)所述的对完成子脉冲包络补偿的回波信号进行基于相干化处理的频率合成，按如下步骤进行 4a)把完成子脉冲包络补偿的回波信号变换到距离频域sn(f；，nl；)；
3.根据权利要求2所述的基于相干化处理的步进频率ISAR成像方法，其中步骤4b)所述的对相邻的子脉冲频域回波信号位置和相位进行变化，通过如下公式进行
全文摘要
本发明是一种基于相干化处理的步进频率ISAR成像方法。主要解决传统参数估计方法运算效率较低，包络补偿后存在的相位误差对频率合成有较大影响的问题。其实现步骤为建立步进频率ISAR回波信号模型；根据回波信号模型进行运动参数估计；构造补偿函数对回波信号的子脉冲包络进行补偿；对补偿完的回波信号进行基于相干化处理的频率合成；对合成后的回波信号频谱进行IFFT变换，获取高分辨一维距离像；利用RD算法或RID算法进行方位成像，获取方位的高分辨图像。实验证明本发明具有高相位误差补偿精度和高运算效率的优点，可用于实现目标的二维高分辨ISAR成像。
文档编号G01S13/89GK102998672SQ20121049335
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者李亚超, 全英汇, 邢孟道, 许斌, 周瑞雨 申请人:西安电子科技大学