一种基于线性预测的二维ISAR成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于线性预测的二维ISAR成像方法及系统，涉及空间目标双基地逆合成孔径雷达成像技术领域，主要解决回波数据不完整情况下二维图像聚焦度低的问题。首先利用脉冲压缩方式对采集的空间目标回波数据进行处理，得到一维距离图像；然后根据计算得到的线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，利用线性预测外推方式对一维距离图像进行处理，得到缺失数据，并利用缺失数据对一维距离图像进行补充，得到一维完整距离图像；最后对一维完整距离图像进行方位向压缩，得到空间目标的二维ISAR图像。利用本发明专利技术提供的方法或者系统，能够显著提高二维图像的聚焦度，降低运算量。

A Two-dimensional ISAR Imaging Method and System Based on Linear Prediction

【技术实现步骤摘要】
一种基于线性预测的二维ISAR成像方法及系统
本专利技术涉及空间目标双基地逆合成孔径雷达(Inversesyntheticapertureradar，简称ISAR)成像
，特别是涉及一种基于线性预测的二维ISAR成像方法及系统。
技术介绍
回波数据缺失易造成逆合成孔径雷达图像数据缺失问题，在此状况下，一般采用非均匀傅里叶变换算法完成方位压缩，进而得到二维ISAR图像，但在进行非均匀傅里叶变换的过程中，首先需要估计出缺失数据之间的时间间隔，由于时间间隔的估计值受回波信噪比的影响，其估计误差较大，最终造成二维ISAR图像的聚焦度变差，且估计算法运算量较大，不易工程实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于线性预测的二维ISAR成像方法及系统，能够显著提高二维图像的聚焦度，降低运算量。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于线性预测的二维ISAR成像方法，包括：获取空间目标的回波数据；计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数；利用脉冲压缩方式对所述回波数据进行处理，得到空间目标的一维距离图像；根据所述线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，利用线性预测外推方式对所述一维距离图像进行处理，得到缺失数据；利用所述缺失数据，对所述一维距离图像进行补充，得到一维完整距离图像；对所述一维完整距离图像进行方位向压缩，得到空间目标的二维ISAR图像。可选的，所述二维ISAR成像方法还包括：梳理空间目标的先验信息；所述先验信息包括空间目标的轨道信息以及空间目标的尺寸信息；所述空间目标的轨道信息为在各个时间点，空间目标质心与发射站、空间目标质心与接收站的距离信息。可选的，所述计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，具体包括：根据空间目标的先验信息，计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数；所述低阶模型参数为在特定时间点，第一距离和第三距离的比值；所述高阶模型参数为在特定时间点，第二距离和第三距离的比值；其中，所述第一距离为空间目标质心与发射站的距离，所述第二距离为空间目标质心与接收站的距离；所述第三距离为所述第一距离和所述第二距离的和。可选的，所述利用脉冲压缩方式对所述回波数据进行处理，得到空间目标的一维距离图像，具体包括：对所述回波数据进行傅里叶变换；将变换后的数据与参考信号的共轭频谱相乘；对相乘后的数据进行傅里叶逆变换，得到空间目标的一维距离图像。可选的，所述根据所述线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，利用线性预测外推方式对所述一维距离图像进行处理，得到缺失数据，具体包括：根据以下公式计算缺失数据；所述公式为z＝(ax+by)/(a2+b2)；其中，z表示缺失数据，a表示低阶模型参数，b表示高阶模型参数，x表示与缺失数据相邻的前两个时刻的回波数据，y表示与缺失数据相邻的前一个时刻的回波数据。可选的，所述对所述一维完整距离图像进行方位向压缩，得到空间目标的二维ISAR图像，具体包括：对一维完整距离图像进行包络对齐处理；对包络对齐后的图像进行初相校正处理；采用傅里叶变换对校正后的图像进行处理，得到空间目标的二维ISAR图像。一种基于线性预测的二维ISAR成像系统，包括：回波数据获取模块，用于获取空间目标的回波数据；模型参数计算模块，用于计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数；一维距离图像得到模块，用于利用脉冲压缩方式对所述回波数据进行处理，得到空间目标的一维距离图像；缺失数据计算模块，用于根据所述线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，利用线性预测外推方式对所述一维距离图像进行处理，得到缺失数据；一维完整距离图像得到模块，用于利用所述缺失数据，对所述一维距离图像进行补充，得到一维完整距离图像；二维ISAR图像得到模块，用于对所述一维完整距离图像进行方位向压缩，得到空间目标的二维ISAR图像。可选的，所述二维ISAR成像系统还包括：先验信息梳理模块，用于梳理空间目标的先验信息；所述先验信息包括空间目标的轨道信息以及空间目标的尺寸信息；所述空间目标的轨道信息为在各个时间点，空间目标质心与发射站、空间目标质心与接收站的距离信息。可选的，所述模型参数计算模块，具体包括：模型参数计算单元，用于根据空间目标的先验信息，计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数；所述低阶模型参数为在特定时间点，第一距离和第三距离的比值；所述高阶模型参数为在特定时间点，第二距离和第三距离的比值；其中，所述第一距离为空间目标质心与发射站的距离，所述第二距离为空间目标质心与接收站的距离；所述第三距离为所述第一距离和所述第二距离的和。可选的，所述一维距离图像得到模块，具体包括：傅里叶变换单元，用于对所述回波数据进行傅里叶变换；相乘单元，用于将变换后的数据与参考信号的共轭频谱相乘；傅里叶逆变换单元，用于对相乘后的数据进行傅里叶逆变换，得到空间目标的一维距离图像。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术将回波数据缺失造成的成像数据缺失问题，与功率谱计算中的缺失频谱估计进行类比分析，提出基于线性预测估计缺失数据后进行二维成像的方法及系统。由于线性预测模型的参数可通过回波数据的先验轨道信息、目标尺寸信息等获得，受回波信噪比的影响较小，故其预测精度较高，可高精度地恢复出脉冲压缩后的一维距离像数据，显著提高二维图像的聚焦度。另外，本专利技术仅需对脉冲压缩后的数据进行预测，避免了预测原始数据带来的运算量问题。且本专利技术充分利用空间目标成像的先验信息，故对回波信噪比不敏感，可适用于多环境下的目标二维ISAR成像环境。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例基于线性预测的二维ISAR成像方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例基于线性预测的二维ISAR成像系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例基于线性预测的二维ISAR成像方法的简单流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于线性预测的二维ISAR成像方法及系统，能够显著提高二维图像的聚焦度，降低运算量。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1如图1所示，本实施例提供的基于线性预测的二维ISAR成像方法，包括以下步骤：步骤101：获取空间目标的回波数据。步骤102：计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数。步骤103：利用脉冲压缩方式对所述回波数据进行处理，得到空间目标的一维距离图像。步骤104：根据所述线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，利用线性预测外推方式对所述一维距离图像进行处理，得到缺失数据。步骤105：利用所述缺失数据，对所述一维距离图像进行补充，得到一维完整距离图像。步骤106：对所述一维完整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线性预测的二维ISAR成像方法，其特征在于，所述二维ISAR成像方法包括：获取空间目标的回波数据；计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数；利用脉冲压缩方式对所述回波数据进行处理，得到空间目标的一维距离图像；根据所述线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，利用线性预测外推方式对所述一维距离图像进行处理，得到缺失数据；利用所述缺失数据，对所述一维距离图像进行补充，得到一维完整距离图像；对所述一维完整距离图像进行方位向压缩，得到空间目标的二维ISAR图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于线性预测的二维ISAR成像方法，其特征在于，所述二维ISAR成像方法包括：获取空间目标的回波数据；计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数；利用脉冲压缩方式对所述回波数据进行处理，得到空间目标的一维距离图像；根据所述线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，利用线性预测外推方式对所述一维距离图像进行处理，得到缺失数据；利用所述缺失数据，对所述一维距离图像进行补充，得到一维完整距离图像；对所述一维完整距离图像进行方位向压缩，得到空间目标的二维ISAR图像。2.根据权利要求1所述一种基于线性预测的二维ISAR成像方法，其特征在于，所述二维ISAR成像方法还包括：梳理空间目标的先验信息；所述先验信息包括空间目标的轨道信息以及空间目标的尺寸信息；所述空间目标的轨道信息为在各个时间点，空间目标质心与发射站、空间目标质心与接收站的距离信息。3.根据权利要求2所述一种基于线性预测的二维ISAR成像方法，其特征在于，所述计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，具体包括：根据空间目标的先验信息，计算线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数；所述低阶模型参数为在特定时间点，第一距离和第三距离的比值；所述高阶模型参数为在特定时间点，第二距离和第三距离的比值；其中，所述第一距离为空间目标质心与发射站的距离，所述第二距离为空间目标质心与接收站的距离；所述第三距离为所述第一距离和所述第二距离的和。4.根据权利要求1所述一种基于线性预测的二维ISAR成像方法，其特征在于，所述利用脉冲压缩方式对所述回波数据进行处理，得到空间目标的一维距离图像，具体包括：对所述回波数据进行傅里叶变换；将变换后的数据与参考信号的共轭频谱相乘；对相乘后的数据进行傅里叶逆变换，得到空间目标的一维距离图像。5.根据权利要求1所述一种基于线性预测的二维ISAR成像方法，其特征在于，所述根据所述线性预测模型的低阶模型参数和高阶模型参数，利用线性预测外推方式对所述一维距离图像进行处理，得到缺失数据，具体包括：根据以下公式计算缺失数据；所述公式为z＝(ax+by)/(a2+b2)；其中，z表示缺失数据，a表示低阶模型参数，b表示高阶模型参数，x表示与缺失数据相邻的前两个时刻的回波数据，y表示与缺失数据相邻的前一个时刻的回波数据。6.根据权利要求1所述一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宁，宋祥君，郭晓冉，蔡丽影，袁媛，王立兵，童俊，杜敏杰，郭宝锋，史林，朱晓秀，刘宏涛，连云峰，吕萌，闫云斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军三二一八一部队，
类型：发明
国别省市：河北,13