一种逆合成孔径雷达的成像方法与流程

本发明涉及逆合成孔径雷达领域，尤其涉及一种逆合成孔径雷达的成像方法。

背景技术：

逆合成孔径雷达(inversesyntheticapertureradar，isar)通过运动目标相对于雷达的相对运动来形成合成孔径，从而进行高分辨成像。

然而，当逆合成孔径雷达位于运动平台上，随运动平台运动时，对移动目标进行成像时，由于运动平台通常是非理想运动，会使得对移动目标的成像出现散焦现象，导致成像的方位分辨率降低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种逆合成孔径雷达的成像方法及一种存储介质。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种逆合成孔径雷达的成像方法，所述逆合成孔径雷达设置于运动平台上，所述成像方法包括：

获取回波信号，对所述回波信号进行距离向的脉冲压缩；

获取惯导信息，根据所述惯导信息计算所述运动平台在非理想运动时的距离走动校正因子和相位误差补偿因子；

根据所述距离走动校正因子和所述相位误差补偿因子对脉冲压缩后的所述回波信号进行校正；

对校正后的所述回波信号进行方位向的傅里叶分析，得到成像结果。

本发明的有益效果是：本发明提供的成像方法，通过惯导信息计算运动平台在非理想运动时的距离走动校正因子和相位误差补偿因子，并据此对回波信号进行校正，解决了因运动平台的非理想运动导致的对移动目标的成像出现散焦现象的问题，能够实现逆合成孔径雷达在运动平台非理想运动的情况下对目标进行清晰成像，提高成像的分辨率，并且，本方法在具体实现时不需要对现有的雷达设备进行硬件改进，具有很好的工程应用前景。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述技术方案所述的成像方法。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明逆合成孔径雷达的成像方法的实施例提供的流程示意图；

图2a为本发明逆合成孔径雷达的成像方法的实施例提供的成像结果示意图；

图2b为本发明逆合成孔径雷达的成像方法的实施例提供的成像结果对比示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

逆合成孔径雷达(inversesyntheticapertureradar，isar)通过捕捉运动目标相对于雷达的相对运动来形成合成孔径，从而进行高分辨成像。通常，你合成孔径雷达固定在基地上，相对于地表无相对运动，用于探测飞机类的目标，而当逆合成孔径雷达位于无人机等飞行器上，随无人机飞行，对地面目标或海面舰船等进行探测时，由于无人机通常是非理想运动，会使得对舰船等目标的成像出现散焦现象，导致成像的方位分辨率降低。

因此，研究运动平台下的海面舰船目标的成像运动补偿方法，提高对海面舰船目标的成像分辨率是一个迫切需要解决的问题。

如图1所示，为本发明逆合成孔径雷达的成像方法的实施例提供的流程示意图，逆合成孔径雷达设置于运动平台上，随运动平台一起运动，该成像方法包括：

s1，获取回波信号，对回波信号进行距离向的脉冲压缩。

应理解，获取的回波信号是逆合成孔径雷达对目标进行探测后得到的。

通过对回波信号进行距离向的脉冲压缩，能够实现目标的距离向分离，得到距离频域内的回波信号。

s2，获取惯导信息，根据惯导信息计算运动平台在非理想运动时的距离走动校正因子和相位误差补偿因子。

应理解，惯导信息指的是惯性导航信息，可以由惯性导航系统给出。

距离走动校正因子和相位误差补偿因子是在运动平台非理想运动的情况下求出的，可以由预设公式根据运动平台的运动数据求出。

s3，根据距离走动校正因子和相位误差补偿因子对脉冲压缩后的回波信号进行校正。

具体地，可以将脉冲压缩后的回波信号分别乘以距离走动校正因子和相位误差补偿因子，对回波信号进行校正。

s4，对校正后的回波信号进行方位向的傅里叶分析，得到成像结果。

如图2a和图2b所示，分别是通过本发明提供的成像方法进行成像得到的舰船的成像结果示意图，以及通过传统方法成像得到的相同舰船的成像结果对比示意图，从图中可以看出，相较于传统方法，本发明的成像结果中，对海面舰船目标的成像结果更加清晰，有效地提高了成像的分辨率。

本实施例提供的成像方法，通过惯导信息计算运动平台在非理想运动时的距离走动校正因子和相位误差补偿因子，并据此对回波信号进行校正，解决了因运动平台的非理想运动导致的对移动目标的成像出现散焦现象的问题，能够实现逆合成孔径雷达在运动平台非理想运动的情况下对目标进行清晰成像，提高成像的分辨率，并且，本方法在具体实现时不需要对现有的雷达设备进行硬件改进，具有很好的工程应用前景。

可选地，在一些实施例中，根据惯导信息计算运动平台在非理想运动时的距离走动校正因子和相位误差补偿因子，具体包括：

获取惯导信息，根据惯导信息计算运动平台的垂直航线方向误差和竖直航线方向误差；

根据垂直航线方向误差和竖直航线方向误差计算沿波束视线方向的运动误差；

根据沿波束视线方向的运动误差计算运动平台在非理想运动时的距离走动校正因子和相位误差补偿因子。

需要说明的是，惯导信息包括运动平台沿正北方向、正东方向和竖直向下方向的速度矢量、脉冲数量和脉冲重复周期。

可选地，在一些实施例中，根据以下公式计算垂直航线方向误差：

其中，δy为垂直航线方向误差，vn为运动平台沿正北方向的速度矢量，ve为运动平台沿正东方向的速度矢量，α为运动平台与正北方向的夹角，tm为慢时间，tm＝mtr，m为脉冲数量，tr为脉冲重复周期，表示积分操作，表示求平均操作。

可选地，在一些实施例中，根据以下公式计算竖直航线方向误差：

其中，δz为竖直航线方向误差，vd为运动平台沿竖直向下方向的运动速度矢量，tm为慢时间，tm＝mtr，m为脉冲数量，tr为脉冲重复周期，表示积分操作，表示求平均操作。

可选地，在一些实施例中，根据以下公式计算沿波束视线方向的运动误差：

δr＝δzcosβ+δysinβ

其中，δr为沿波束视线方向的运动误差，δy为垂直航线方向误差，δz为竖直航线方向误差，β为下视角，h为运动平台的高度，rs为场景中心距。

可选地，在一些实施例中，根据以下公式计算距离走动校正因子：

其中，h11(fr,tm)为距离走动校正因子，fr为距离频率，c为光速，δr为沿波束视线方向的运动误差，tm为慢时间，tm＝mtr，m为脉冲数量，tr为脉冲重复周期。

可选地，在一些实施例中，根据以下公式计算相位误差补偿因子：

其中，h12(τ,tm)为相位误差补偿因子，τ为快时间，λ为雷达波长，δr为沿波束视线方向的运动误差，tm为慢时间，tm＝mtr，m为脉冲数量，tr为脉冲重复周期。

可选地，在一些实施例中，获取回波信号，对回波信号进行距离向的脉冲压缩，具体包括：

获取回波信号；

对回波信号在距离向进行离散傅里叶变换，得到在距离频域内的回波数据；

通过距离走动校正函数对回波数据进行初步校正；

对初步校正后的回波数据进行距离向的脉冲压缩；

对脉冲压缩后的回波数据在距离向进行逆离散傅里叶变换。

需要说明的是，可以通过初步距离走动校正因子h0(fr,tm)对回波数据进行初步校正：

其中δr(tm)≈-vsin(θ0)tm，v为运动平台的速度，θ0为雷达的波束视线与载机运动方向的法线方向的夹角，fr为距离频率，取值范围为fs为采样频率，tm为慢时间，tm＝mtr，m为脉冲数量，tr为脉冲重复周期，c为光速。

应理解，可以通过对进行初步校正后的回波数据在频域乘以距离脉压函数，实现距离向的脉冲压缩，公式可以为：

其中，γr表示发射的线性调频信号的调频频率，fr表示距离频率。

可选地，在一些实施例中，根据距离走动校正因子和相位误差补偿因子对脉冲压缩后的回波信号进行校正之后，还包括：

对校正后的回波信号进行距离弯曲校正。

需要说明的是，可以将校正后的回波信号乘以距离弯曲校正因子，实现距离弯曲校正。

具体地，距离弯曲校正因子可以为：

其中，rs为场景中心距，v为运动平台的速度，λ为雷达波长，fa为多普勒频率，取值范围为fr为脉冲重复频率。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

在本发明的其他实施例中，还提供一种存储介质，该存储介质中存储有指令，当计算机读取该指令时，使计算机执行如上述实施例中任一项所述的成像方法。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。