一种逆合成孔径雷达成像流程定制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种逆合成孔径雷达成像流程定制系统，可以按照用户的需求定制ISAR成像步骤，在不违背各状态之间逻辑关系的前提下，自由选取处理模块；用户还可以对每个模块中的算法进行选择，并可对每个算法参数进行配置；模块、算法与相应算法中的参数配置完成后，所述定制系统将自动生成完整的成像流程，无需用户编写各模块的接口程序，大大提高了研究效率；并且由于该系统可提供多种成像处理途径，因此用户通过比较总结多种处理途径的结果，可以快速寻找到某个场景下效果和性能最好的处理流程，方便研究者进行ISAR成像算法研究和雷达宽带回波测量数据处理，具有重要的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种成像流程定制系统，具体涉及一种逆合成孔径雷达(ISAR)成像流程定制系统。
技术介绍
逆合成孔径雷达(InverseSyntheticApertureRadar；ISAR)成像是一种主动式微波成像雷达体制，其工作原理是雷达不动，而目标运动，以此等效地形成阵列对目标进行成像。ISAR成像旨在对空间(空中)运动目标进行成像，是雷达成像的重要发展方向，在战略防御、反卫星、反导以及雷达天文学中有着重要的应用价值。ISAR成像最典型的算法是距离-多普勒成像算法，其主要步骤包括距离像压缩、平动补偿(包括包络对齐和自聚焦)、定标、横向压缩等，除此以外还有一些非必须步骤，例如：速度补偿、一维像降噪、距离单元走动校正、多普勒单元走动校正等。每个步骤有多种算法可供选择，每种算法又可能包含可设置的参数。以平动补偿为例，ISAR成像的距离-多普勒成像算法的前提是假设成像期间目标相对雷达在同一平面内均匀转过小的角度，然而由于成像对象通常是非合作目标，目标运动状态一般不可控，其运动中不仅包含转动分量，而且包含平动分量，而平动分量会破坏回波信号之间的相干性，造成ISAR像失真，因此ISAR成像中必须首先进行平动补偿，消除目标运动中平动分量的影响。平动补偿通常分为两步：第一步是补偿包络的时间延迟，也就是包络对齐，使得在相对转角较小的情况下，目标上同一散射点的回波落于同一距离单元内；第二步是初相补偿，通常称为自聚焦，目的是消除平动引起的散射点多普勒变化，其效果相当于将目标上的某一参考点等效成转台中心。现有包络对齐方法很多类，根据对齐准则的不同，可分为互相关法、基于图像锐化度准则的方法、基于空间距离最小准则的方法等；根据参考一维距离像选取方式的不同，包络对齐方法可以分为相邻对齐、加窗积累对齐、全局对齐等。自聚焦算法有基于ISAR图像质量评价算法、基于散射点模型的自聚焦算法、基于图像最小熵准则的非参数化自聚焦方法等等。以上每一类方法又有很多种算法，不同算法又有不同的参数，这些都影响着ISAR成像的效果。因此为了获得好的成像效果，不同的场景和条件下可能需要采取不同的成像流程和算法参数，这就导致成像算法的研亢纷繁复杂，很难快速寻找到某个场景下效果和性能最好的处理流程，因此目前ISAR成像方法研亢与工程应用效率低下，是ISAR成像领域面临的重大技术问题。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，需要一种新的技术，能够使用户按照需求定制成像步骤、选择算法并设定参数，从而尝试多种成像处理途径，通过比较总结获得某个场景下最佳的成像处理流程。本专利技术要解决的技术问题是提供一种ISAR成像流程定制系统，以使得针对同一段雷达数据，研亢者可以尝试多种途径进行成像处理，从而选择最好的处理流程和方法，提高成像处理的工作效率和优化处理结果。为解决上述技术问题，本专利技术“一种逆合成孔径雷达成像流程定制系统”，包括界面端、状态机、服务端、算法库四个部分；界面端为用户提供ISAR成像的必选模块、可选模块，以及各模块包含的算法信息，并将用户定制的模块信息发送给状态机；状态机收到模块信息后，生成成像流程，并将流程信息返回给界面端；界面端收到流程信息后，将用户在各模块中选择的算法的信息按流程生成算法列表，再将算法列表发送至服务端；服务端根据算法列表，依流程调用算法库中的算法，对原始数据进行处理并在界面端显示成像结果。优选的，所述ISAR成像的必选模块包括：距离向压缩模块、包络对齐模块、自聚焦模块、方位向压缩模块；可选模块包括：速度补偿模块、一维像降噪模块、距离单元走动校正模块、多普勒单元走动校正模块、定标模块；优选的，所述由状态机生成的成像流程包括：从宽带雷达回波数据状态到距离向压缩状态有两条途径：宽带雷达回波数据->距离向压缩、宽带雷达回波数据->速度补偿->距离向压缩；从距离向压缩状态到包络对齐状态有两条途径：距离向压缩->包络对齐、距离向压缩->一维像降噪->包络对齐；从包络对齐状态到自聚焦状态有一条途径：包络对齐->自聚焦；从自聚焦状态到方位向压缩状态有五条途径：自聚焦->方位向压缩、自聚焦->定标->方位向压缩、自聚焦->距离单元走动校正->定标->方位向压缩、自聚焦->距离单元走动校正->多普勒单元走动校正->方位向压缩、自聚焦->距离单元走动校正->多普勒单元走动校正->定标->方位向压缩；从方位向压缩状态到ISAR图像状态有一条途径：方位向压缩->ISAR图像；优选的，所述算法库包括各模块算法信息与算法参数信息，其中，算法信息表的表头包括：算法编号、算法名称(程序中调用的名称)、算法显示名称(界面上显示的名称)、算法类型(属于成像流程中的哪一步骤)、算法对应动态链接库名称(dll)、输入参数以及输出参数个数；算法参数表的表头包括：算法编号(与算法信息表中的算法编号一致)、参数编号、参数名称(程序中调用的名称)、参数显示名称(用于界面显示的名称)、数据类型、参数类型(输入\\输出)、默认值、设置允许最大值、设置允许最小值以及参数描述。优选的，所述算法列表为一个结构体堆栈，每个算法结构体包括算法编号及其对应的参数列表，算法结构体按照用户定制的成像流程顺序堆放。优选的，所述服务端接收算法列表后，首先对其进行解译，再根据解译的算法编号从算法库中获取算法信息与算法参数信息；接着检测下一步执行的算法，若算法列表中仍有算法未执行完毕，则根据解译所得算法信息与算法参数信息，从算法对应的动态链接库中调用算法，对数据池中上一步算法的输出数据进行处理，并将算法输出结果存入数据池；若算法列表中没有未执行的算法，则表示上一步执行的算法为成像流程的最后一步，其输出结果即为成像结果，将其传输至界面端显示即可。优选的，所述各模块的算法的基本输入、输出接口如下：距离向压缩模块的基本输入接口为M×N原始雷达回波数据，其数据类型为复数，M，N分别为雷达慢时间与快时间采样点数，输出为一维距离像序列，为M×N复二维矩阵；速度补偿模块的基本输入接口为M×N原始雷达回波数据，输出为一维距离像序列，为M×N复二维矩阵；包络对齐模块的基本输入接口为一维距离像序列数据，为M×N复二维矩阵，输出为对齐后的一维距离像序列数据，为M×N复二维矩阵；一维像降噪模块的基本输入接口为一维距离像序列数据，为M×N复二维矩阵，输出为降噪后的一维距离像序列数据，为M×N复二维矩阵；自聚焦模块的基本输入接口为一维距离像序列数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆合成孔径雷达成像流程定制系统，包括界面端、状态机、服务端、算法库四个部分；界面端为用户提供ISAR成像的必选模块、可选模块，以及各模块包含的算法信息，并将用户定制的模块信息发送给状态机；状态机收到模块信息后，生成成像流程，并将流程信息返回给界面端；界面端收到流程信息后，将用户在各模块中选择的算法的信息按流程生成算法列表，再将算法列表发送至服务端；服务端根据算法列表，依流程调用算法库中的算法，对原始数据进行处理并在界面端显示成像结果。

【技术特征摘要】
1.一种逆合成孔径雷达成像流程定制系统，包括界面端、状态机、服务端、算法库四个部分；界面端为用户提供ISAR成像的必选模块、可选模块，以及各模块包含的算法信息，并将用户定制的模块信息发送给状态机；状态机收到模块信息后，生成成像流程，并将流程信息返回给界面端；界面端收到流程信息后，将用户在各模块中选择的算法的信息按流程生成算法列表，再将算法列表发送至服务端；服务端根据算法列表，依流程调用算法库中的算法，对原始数据进行处理并在界面端显示成像结果。
2.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达成像流程定制系统，其特征在于，所述ISAR成像的必选模块包括：距离向压缩模块、包络对齐模块、自聚焦模块、方位向压缩模块；可选模块包括：速度补偿模块、一维像降噪模块、距离单元走动校正模块、多普勒单元走动校正模块、定标模块。
3.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达成像流程定制系统，其特征在于，所述由状态机生成的成像流程包括：
从宽带雷达回波数据状态到距离向压缩状态有两条途径：宽带雷达回波数据->距离向压缩、宽带雷达回波数据->速度补偿->距离向压缩；
从距离向压缩状态到包络对齐状态有两条途径：距离向压缩->包络对齐、距离向压缩->一维像降噪->包络对齐；
从包络对齐状态到自聚焦状态有一条途径：包络对齐->自聚焦；
从自聚焦状态到方位向压缩状态有五条途径：自聚焦->方位向压缩、自聚焦->定标->方位向压缩、自聚焦->距离单元走动校正->定标->方位向压缩、自聚焦->距离单元走动校正->多普勒单元走动校正->方位向压缩、自聚焦->距离单元走动校正->多普勒单元走动校正->定标->方位向压缩；
从方位向压缩状态到ISAR图像状态有一条途径：方位向压缩->ISAR图像。
4.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达成像流程定制系统，其特征在于，所述算法库中包括算法信息表和算法参数表，其中，算法信息表的表头包括：算法编号、算法名称、算法显示名称、算法类型、算法对应动态链接库名称、输入参数以及输出参数个数；算法参数表的表头包括：算法编号、参数编号、参数名称、参数显示名称、数据类型、参数类型、默认值、设置允许最大值、设置允许最小值以及参数描述，其中算法参数表中的算法编号与算法信...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍凯，刘永祥，张双辉，姜卫东，邱兆坤，黎湘，高勋章，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43