一种基于双频共轭处理的InISAR成像方法技术

一种基于双频共轭处理的InISAR成像方法，公开了一种将双频共轭处理技术和干涉技术相结合，应用到ISAR中，实现运动目标定位和成像的方法，本发明专利技术包括步骤：子带分割；子带脉冲压缩和双频共轭处理；利用合成信号对目标干涉粗测角；原始信号成像和干涉处理；原始信号图像的干涉结果结合粗测角结果实现目标散射点精测角，进而实现目标定位和成像。本发明专利技术主要解决了InISAR模式下目标多普勒频率模糊和目标干涉测角模糊的问题，可同时实现目标定位和成像。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，公开了一种将双频共轭处理技术和干涉技术相结合，应用到ISAR中，实现运动目标定位和成像的方法，本专利技术包括步骤：子带分割；子带脉冲压缩和双频共轭处理；利用合成信号对目标干涉粗测角；原始信号成像和干涉处理；原始信号图像的干涉结果结合粗测角结果实现目标散射点精测角，进而实现目标定位和成像。本专利技术主要解决了InISAR模式下目标多普勒频率模糊和目标干涉测角模糊的问题，可同时实现目标定位和成像。【专利说明】—种基于双频共轭处理的InISAR成像方法
本专利技术涉及一种基于双频共辄处理的InISAR (Interferemetric InverseSynthetic Aperture Radar)成像方法,用于获取目标的真实几何尺寸和真实空间位置,属于雷达成像和雷达信号处理
。
技术介绍
逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)通过发射宽带信号得到距离向分辨率，利用雷达与目标之间的相对运动形成合成孔径，通过信号处理技术获取多普勒维分辨率，从而获得目标图像。ISAR是对运动目标成像的主要雷达体制，从其诞生起人们即认识到了 ISAR成像在天文观测、战术武器、战略防御等方面具有重要应用价值。随着应用需求的不断增长，传统单天线ISAR成像技术的缺陷也逐渐体现。一方面，ISAR获取目标图像主要是在距离-多普勒域，不能得到目标在横向的空间尺寸信息；另一方面，单天线ISAR图像不能提供目标在波束内的偏角信息，即不能实现目标方位向定位。为此需考虑使用多天线的InISAR系统解决相关问题。在雷达干涉测角技术的基础上，随着InSAR (干涉合成孔径孔径雷达)技术的发展，InISAR技术的研究工作也得到了广泛的重视。1996年,Soumekh M.在Automatic aircraftlanding using interferometric inverse synthetic aperture radar imaging一文中首次提出了一种用于ISAR图像通过干涉技术检测飞机降落时微小倾角的InISAR方法，随后各种关于InISAR技术的研究在世界范围内展开。2000年前后，美国Delaware大学的Wang Genyuan和海军研究实验室的Victor C.Chen等人研究了利用形成垂直基线的三副天线对目标进行三维成像的方法(参见:Wang G, Xia X-G, Chen V C.Three-dimensional ISARimaging of maneuvering targets using three receivers.1mage Processing, IEEETransactions on, 2001)。随着InISAR三维成像技术的发展,针对运动目标三维运动参数估计、高精度成像等实际应用需求的研究也逐步深入，一系列期刊会议中报道了相关的研究进展。参见以下文献: Zhang Q, Yeo T S，Du G, et al.Estimation of three-dimensionalmotion parameters in interferometric ISAR imaging.Geoscience and RemoteSensing, IEEE Transactions on,2004, 42(2):292-300.Zhang Q, Yeo T S.Three-dimensional SAR imaging of a ground movingtarget using the InISAR technique.Geoscience and Remote Sensing, IEEETransactions on,2004,42 (9):1818-1828.Given J A, Schmidt W R.Generalized ISAR-part I1:1nterferometrictechniques for three-dimensional location of scatterers.1mageProcessing, IEEE Transactions on, 2005尹建凤，李道京，吴一戎.基于星载毫米波雷达的空间目标探测与成像.宇航学报，2007，28(6):6.为了获取目标的横向空间尺度信息，清华大学CN101498788号专利公开了一种逆合成孔径雷达的目标转角估计和横向定标方法，该方法利用分段成像结果对散射中心进行优化组合估计目标相对雷达的转动速度和相干转角，从而确定图像的横向尺度。该方法优点是没有采用干涉原理，接收通道少系统简单。缺点是需要在短时间数据下对目标成像，因此对回波信噪比要求较高；没有解决目标定位的问题，不能确定目标在雷达波束内的绝对位置。西安电子科技大学CN101000374号专利公开了一种基于多特显点的InISAR成像方法，该方法通过筛选不闪烁的多个特显点进行特显点相位主值解缠绕进而对特显点定标，拟合出多普勒频率和横向距离的关系，利用该关系对整幅ISAR逐像素点处理获取目标真实几何尺寸的InISAR图像。该方法基于ISAR成像后的像点进行定标，对回波信噪比要求较低，专利说明书中仿真结果的附图表明该方法能适用于低信噪比的情况，鲁棒性较好。然而，该方法也有其显著的缺陷:在对干涉相位解缠绕时，要求按照多普勒递增或递减路径积分解缠绕，然而，不同的积分起点可能导致解缠绕的结果不同，因此，该方法得到的干涉相位的真实值是相对准确的。也就是说，利用该值能对目标散射点之间的距离做出判断，但不能得到每个散射点的绝对位置，即不能对目标定位。 双频共轭处理技术第一次见诸报道是尹建凤在《电子学报》发表的一篇名为“星载SAR的空中运动目标检测和成像”的论文。该文介绍了子带双频共轭处理应用于运动目标解多普勒模糊的方法。子带双频共轭处理本质上是一种差频处理方法，处理后生成的合成信号载频小于原线性调频信号的带宽，相比原线性调频信号，载频降低至少一个数量级，进而降低了多普勒中心频率。然而，解多普勒模糊需要同时解决多普勒中心频率模糊和多普勒带宽模糊，该文没有全面分析；双频共轭处理技术能增大载波波长，这对干涉相位解模糊非常有利，该文没有深入挖掘。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供，本方法解决已有运动目标成像方法不能对运动目标定位的问题，同时优化已有运动目标尺寸估计方法，并在定位的基础上实现目标定姿以及拓展了双频共轭处理技术在干涉方面的应用。本专利技术的技术解决方案是:，包括两个天线通道的运动目标回波信号的成像处理，步骤如下:步骤S1:将一个天线通道的运动目标回波信号对快时间做傅里叶变换，将全时域信号转换到慢时间-快频率域，并在快频率域做均分，分成两个子带线性调频信号；步骤S2:将步骤SI中两子带线性调频信号分别作距离向脉冲压缩，然后做双频共轭处理得到合成信号，所述的双频共轭处理即将两个距离向脉冲压缩后的子带信号共轭相乘；步骤S3:利用ISAR成像法对合成后的信号做成像处理，获得运动目标在距离-多普勒域的图像，并进入步骤S5;步骤S4:对另外一个天线通道的运动目标回波信号重复步骤S1-S3中的信号处理，并进入步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双频共轭处理的InISAR成像方法，包括两个天线通道的运动目标回波信号的成像处理，其特征在于步骤如下：步骤S1：将一个天线通道的运动目标回波信号对快时间做傅里叶变换，将全时域信号转换到慢时间‑快频率域，并在快频率域做均分，分成两个子带线性调频信号；步骤S2：将步骤S1中两子带线性调频信号分别作距离向脉冲压缩，然后做双频共轭处理得到合成信号，所述的双频共轭处理即将两个距离向脉冲压缩后的子带信号共轭相乘；步骤S3：利用ISAR成像法对合成后的信号做成像处理，获得运动目标在距离‑多普勒域的图像，并进入步骤S5；步骤S4：对另外一个天线通道的运动目标回波信号重复步骤S1‑S3中的信号处理，并进入步骤S5；步骤S5：利用步骤S3和S4中获得的两幅距离‑多普勒域的图像分别对运动目标进行径向速度无模糊估计，径向速度无模糊估计的结果求均值得到目标径向速度；同时将步骤S3和S4中获得的两个天线通道的距离‑多普勒域的图像做共轭相乘进而提取散射点干涉相位，利用散射点干涉相位实现目标偏角粗测量；步骤S6：利用ISAR成像法对两个天线通道的原始运动目标回波信号做成像处理，然后对处理后图像做共轭相乘，提取散射点干涉相位；步骤S7：利用步骤S6获得的目标图像干涉相位结合步骤S5获得的目标偏角粗测量的结果，进行目标偏角精测量，进而对目标散射点定位，同时实现InISAR成像。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，尹建凤，林晴晴，万晓云，王伟宗，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11