本发明专利技术属于对舰船目标进行ISAR成像仿真技术领域，尤其涉及对舰船目标的甲板长度和甲板宽度等结构特征进行提取。本发明专利技术首先利用散射点模型对舰船目标进行仿真，然后模拟海杂波环境下的舰船目标的ISAR成像，最后对ISAR图像进行预处理，同时得到舰船目标的结构特征(甲板长度、甲板宽度)。本发明专利技术解决了复杂海杂波环境下对舰船目标结构特征提取的问题，对不同角度的舰船目标的结构特征提取均有不错的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于对舰船目标进行ISAR成像仿真
，尤其涉及对舰船目标的甲 板长度和甲板宽度等结构特征进行提取。
技术介绍
逆合成孔径雷达（Inverse synthetic aperture radar，ISAR)是一种重要的高分 辨雷达，可以全天候、全天时、远距离地获取非合作目标的图像，具有重要的军事和民用价 值。随着实际需求的不断发展，对ISAR成像技术的研究也在不断的深入。的出现旨在解决 运动目标的成像问题，通常用于针对非合作目标的成像。对水面目标成像的重要性主要有： 在国防上，如果能取得海面上的主动权，则可以获得非常巨大的战略意义，从而可以掌握整 个战争的主动权。海面上主权的争夺则需要对海面上的目标进行精确和准确的探测，识别 和跟踪。其次在民用上，对领海内民用船只进行监管，引导以及为航海活动提供支持等方面 都有着巨大的实用价值。 到目前为止，国内外对飞机目标的成像已经进行了较深入的研究，但对舰船目标 的ISAR成像研究成果却不够丰富。就成像原理来说，舰船与飞机目标成像相比区别并不 大，但在海上海浪波动的影响下，舰船目标姿态变化会更加复杂，影响ISAR成像质量，需要 进行进一步进行研究。 对舰船目标进行识别时，由于ISAR成像质量的原因，很难对舰船目标的结构特征 进行提取，多数研究方向均采用统计特征进行提取。但是结构特征作为舰船目标最直接的 反应，应当被作为重要的特征指标。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种舰船ISAR图像结构特征提取方法，对海杂 波环境下的ISAR舰船目标图像进行预处理、结构特征提取，从而实现对舰船目标识别的特 征提取。 本专利技术的思路为：首先利用散射点模型对舰船目标进行仿真，然后模拟海杂波环 境下的舰船目标的ISAR成像，最后对ISAR图像进行预处理，同时得到舰船目标的结构特征 (甲板长度、甲板宽度）。 -种舰船ISAR图像结构特征提取方法，具体步骤如下： S1、对舰船目标进行采样，包括距离向采样和方位向采样； S2、对舰船目标进行散射点仿真，得到舰船目标上单个散射点回波信号表达式，其中，T是所述回波 信号的脉冲重复周期，向量^表示雷达与目标参考点之间的位置向量，τ为所述回波信 号的脉冲的宽度，B是信号的带宽，γ =B/τ是信号的调频斜率，η表示所述回波信号发 射的第η个脉冲，a(t)表示信号的幅度值，t为时间，j为虚部，f为频率，将所述单个 散射点的回波信号于其他回波进行混频处理后输出其中，j为A的单位向量，f。为信号中心频率，V是K分布形状参 数，g(i)是目标散射强度； S3、运用脉冲压缩技术对S2所得回波信号进行距离向的压缩，得到压缩后的回波 频域表达式，其中，K (f)是发射信 号p(t)的匹配滤波器中的传递函数，f。是信号中心频率，RAf(f-f。）为 回波信号的频谱； S4、对S2所得回波信号的方位向进行FFT，生成舰船目标的ISAR图像； S5、根据Sl所得采样结果产生二维海杂波仿真的基础信号{SJ和{Pl}，其中，{SJ 表示有i个相互独立的白实高斯序列阵，{pj表示有i个相互独立的包高斯复序列阵，i = 1，2, 3,. . .，L，L为整数，当K分布形状参数V为整型或半整型时，L = 2v，否则L = ， 为向低取整数； S6、根据S5所述基础信号{SJ和{Pl}设计滤波器H1 (m，η)和H2(m，η)，将S5所 述{SJ通过滤波器H1 (m，η)输出序列Wn，将S5所述序列{PJ通过滤波器H2(m，η)输出序 列qn= Χη+Υη，其中，Wn为具有很高自相关性的实高斯阵，qn= Xn+YnS具有指定自相关函数 (autocorrelation function，ACF)的复高斯序列阵，其中，X为序列的实部，Y为序列的虚 部； S7、将S6所述序列Wn和序列qn进行矩阵对应元素相乘相加处理，最后乘以方差因 子1?=，得到指定功率谱的二维相干K分布海杂波序列阵Z = U+jU±，其中，U为Z的同相 V2v 阵，Ui为Z的正交阵； S8、将S7所述Z代入S2所述s(t)中，重复步骤S2-S4产生叠加了海杂波的舰船 ISAR图像； S9、对S8所述叠加了海杂波的舰船ISAR图像进行预处理，对经过预处理的图像进 行Hough变换提取舰船目标的长和宽，将不同角度成像的舰船目标的结构特征进行建库。 进一步地，S2所述得到舰船目标上单个散射点回波信号表达式，具体步骤如下： S21、利用公式对 ISAR 回波信号进行模拟，其中，是目标散射强度，V表示对目标空间 的度量，c为光速； S22、根据S21的模拟结果，舰船目标上单个散射点的回波可以表示为 CN 105116408 A I兄明书 3/6 页 进一步地，S2所述V = 2。 进一步地，S6所述滤波器H1 (m, η)和H2 (m, η)的具体设计过程如下： S61、将S5所述{SJ通过滤波器H1 (m，η)，输出序列Wn，所述滤波器H1 (m，η)是一个 窄带二维低通滤波器，通过对一维零相位FIR滤波器进行McClellan变换获得，所述{SJ通 过滤波器H1On, η)后，生成的实高斯阵具有很高的自相关性； S62、将S5所述序列{PJ通过滤波器H2(m，η)输出序列qn= X η+Υη，所述滤波器 H2 (m，η)的设计与功率谱相关，已知海杂波的功率谱模型为高斯分布，其归一化的相关函数 为R( τ ) = exp (- α τ 2+j2 π fd τ )，则滤波器H2(m，η)输出序列的ACF表 达为Rqq= 2其中，￡Ζ = 2/Γ2σ〗的大小决定相关函数的离散程度，fd为平均多普勒 频率，I杂波频谱的均方根值，σ v为杂波速度的均方根值，λ 为雷达工作波长，AL,为载机平台运动的频谱方差，％2为天线扫描引起的频谱方差，Rww、R xx 为1与X "的2D-ACF，R χγ为X "与Y n的二维互相关函数。 进一步地，S62 所述 α = 10, fd= 〇· 5。 本专利技术的有益效果是： 对海面杂波的干扰进行了仿真，使模拟舰船目标的ISAR成像更接近复杂的真实 成像结果。提取了舰船目标的结构特征，与舰船目标实际结构尺寸相差在Im以内，从而解 决了复杂海杂波环境下对舰船目标结构特征提取的问题，对不同角度的舰船目标的结构特 征提取均有不错的效果。【附图说明】 图1为结构特征提取流程图。 图2为"尼米兹"号航母的俯视和尾视散射点图。 图3为模拟的二维海杂波图像。 图4为混入海杂波的舰船ISAR图像。 图5为预处理和特征提取后的ISAR图像。【具体实施方式】 下面结合实施例和附图，详细说明本专利技术的技术方案。 选取"尼米兹"号航母进行建模。 "尼米兹"号航母的真实尺寸如下：舰船长332. 9米，舰宽40. 8米，飞行甲板宽76. 8 米，吃水11. 3米。在舰船上每隔5m取一个散射点，保证在分辨率下能够观测到整个图像， 散射点图像按照原始图像的结构绘制。如图2所示，为"尼米兹"号航母的俯视和尾视散射 点图。 对舰船散射点建模图像进行ISAR成像仿真。 表一 利用表一给出的雷达参数和舰船的散射点建模，对舰船的ISAR成像进行仿真，具 体步骤如下： S1、对舰船目标进行采样，包本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种舰船ISAR图像结构特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对舰船目标进行采样，包括距离向采样和方位向采样；S2、对舰船目标进行散射点仿真，得到舰船目标上单个散射点回波信号表达式SO(t)=a(t-nT-2r1c)exp{j2π[f(t-2r1c)+γ(t-nT-2r1c)2/2]},]]>其中,T是所述回波信号的脉冲重复周期，向量表示雷达与目标参考点之间的位置向量，τ为所述回波信号的脉冲的宽度，B是信号的带宽，γ＝B/τ是信号的调频斜率，n表示所述回波信号发射的第n个脉冲，a(t)表示信号的幅度值,t为时间,j为虚部,f为频率,将所述单个散射点的回波信号于其他回波进行混频处理后输出其中，为r1的单位向量,f0为信号中心频率,v是K分布形状参数,是目标散射强度；V(r→)e-j2π(r→·k‾)dr→,]]>其中，是发射信号P(t)的匹配滤波器中的传递函数，f0是信号中心频率，RΔf(f‑f0)＝P*(f)P(f),Sr(f)为回波信号的频谱；S4、对S2所得回波信号的方位向进行FFT，生成舰船目标的ISAR图像；S5、根据S1所得采样结果产生二维海杂波仿真的基础信号{Si}和{pi}，其中,{Si}表示有i个相互独立的白实高斯序列阵，{pi}表示有i个相互独立的包高斯复序列阵，i＝1,2,3,...,L,L为整数，当K分布形状参数v为整型或半整型时，L＝2v，否则L＝[2v+1]，[*]为向低取整数；S6、根据S5所述基础信号{Si}和{pi}设计滤波器H1(m,n)和H2(m,n)，将S5所述{Si}通过滤波器H1(m,n)输出序列Wn，将S5所述序列{Pi}通过滤波器H2(m,n)输出序列qn＝Xn+Yn，其中，Wn为具有很高自相关性的实高斯阵，qn＝Xn+Yn为具有指定自相关函数(autocorrelation function，ACF)的复高斯序列阵，其中，X为序列的实部，Y为序列的虚部；S7、将S6所述序列Wn和序列qn进行矩阵对应元素相乘相加处理，最后乘以方差因子得到指定功率谱的二维相干K分布海杂波序列阵Z＝U+jU⊥,其中，U为Z的同相阵，U⊥为Z的正交阵；S8、将S7所述Z代入S2所述s(t)中，重复步骤S2‑S4产生叠加了海杂波的舰船ISAR图像；S9、对S8所述叠加了海杂波的舰船ISAR图像进行预处理，对经过预处理的图像进行Hough变换提取舰船目标的长和宽，将不同角度成像的舰船目标的结构特征进行建库。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周代英，余为知，黄健，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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