一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法，包括：步骤1、接收机动目标的回波脉冲，进行脉冲压缩、包络对齐，得到机动目标包络对齐后的一维距离像序列；步骤2、利用最小熵自聚焦法，估计一维距离像序列的相位补偿量；步骤3、利用自适应修正傅里叶变换完成方位向压缩，记录此时对应的相对调频率；步骤4、将步骤3的相对调频率与预设阈值进行比较，若大于预设阈值，则返回步骤2进行迭代；若小于预设阈值，则输出最优的ISAR像。本发明专利技术使用最小熵自聚焦算法和自适应修正傅里叶变换交替迭代估计机动目标平动相位误差和匀加速转动带来的二次相位项，其有效消除机动目标平动带来的相位误差，补偿精度高，成像效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法
本专利技术涉及机动目标ISAR成像
，具体涉及一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法。
技术介绍
机动目标ISAR(InverseSyntheticApertureRadar，逆合成孔径雷达)成像包括脉冲压缩、平动补偿和方位向压缩三个步骤；其中，平动补偿包括包络对齐和相位补偿。现有的很多机动目标ISAR成像方法均假设已成功实现平动补偿，然而平动补偿是机动目标ISAR成像的重点，平动补偿的效果将直接影响最终的ISAR成像质量。已有文献表明平稳运动目标的包络对齐方法对机动目标仍然有效，而相位补偿对于补偿精度要求较高，因此需要探索新的相位补偿算法。近些年，国内外学者提出了一些机动目标ISAR成像的相位自聚焦算法；其中，S.-B.Peng等人提出一种参数化的机动目标运动补偿算法，该方法将目标平动带来的包络偏移和相位误差建立为两个高阶多项式，通过利用粒子群优化算法得到多项式系数的最优解，得到目标的平动补偿量。刘磊等提出一种基于粒子群优化的自适应平动补偿算法，该方法通过利用高阶多项式描述目标平动轨迹，并据此构造平动分量完成对包络对齐和相位补偿的联合补偿。以上两种方法都建立在目标回波相干的基础上，当雷达的测距误差和参考距离不准确时，无法准确恢复目标的平动过程，因此补偿效果将变得很差。针对方位向压缩，王彬彬等人提出一种基于修正傅里叶变换的机动目标自适应ISAR成像方法，该方法通过对相对调频率的估计，实现对目标匀加速转动带来的二次相位项有效补偿；相对调频率的大小可以直接反映目标的机动程度，目标机动程度越大，相对调频率的值越大。当相对调频率为0时，对应的修正傅里叶变换退化为傅里叶变换；但是，上述方法并未考虑机动目标平动相位误差，当相位误差没有被精准补偿时会影响修正傅里叶变换对二次相位项的补偿效果。
技术实现思路
针对现有机动目标ISAR成像相位补偿方法精度不够及对于信号采集形式的限制等问题，本专利技术提供一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法。本专利技术公开了一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法，包括：步骤1、接收机动目标的回波脉冲，进行脉冲压缩、包络对齐，得到机动目标包络对齐后的一维距离像序列；步骤2、利用最小熵自聚焦法，估计一维距离像序列的相位补偿量；步骤3、利用自适应修正傅里叶变换完成方位向压缩，记此时对应的相对调频率；步骤4、将步骤3的相对调频率与预设阈值进行比较，若大于预设阈值，则返回步骤2进行迭代；若小于预设阈值，则输出最优的ISAR像。作为本专利技术的进一步改进，在步骤1中，利用修正的互相关法对脉冲压缩后得到一维距离像序列进行包络对齐。作为本专利技术的进一步改进，在步骤1中，包络对齐的补偿精度为距离单元的四分之一至八分之一。作为本专利技术的进一步改进，在步骤2中，相位补偿为距离单元的八分之一以内。作为本专利技术的进一步改进，在步骤3中，所述自适应修正傅里叶变换为：式中：I为ISAR像；P(Kαω)为修正傅里叶变换矩阵，Kαω为相对调频率；θm,m＝0,1...M为相位补偿量，M为回波脉冲数；G为包络对齐后的一维距离像序列。作为本专利技术的进一步改进，在步骤3中，所述预设阈值为10-4。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术使用最小熵自聚焦算法和自适应修正傅里叶变换交替迭代估计机动目标平动相位误差和匀加速转动带来的二次相位项，最终将机动目标相位自聚焦转化为平稳运动目标相位自聚焦；其有效消除机动目标平动带来的相位误差，补偿精度高，通过交替迭代可以得到最优的ISAR像。附图说明图1为本专利技术一种实施例公开的雷达观测模型图；图2为本专利技术一种实施例公开的基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法的流程图；图3为利用本专利技术与现有成像方法处理后的机动目标ISAR成像结果对比图；其中，(a)为传统距离多普勒方法的成像结果，(b)为利用修正傅里叶变换的成像结果，(c)为利用本专利技术的成像结果。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，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的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。本专利技术提供一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法，通过循环迭代解决机动目标平动带来的相位误差和目标非均匀转动带来的二次相位项耦合问题；其设计原理为：使用最小熵自聚焦算法和自适应修正傅里叶变换交替迭代估计机动目标平动相位误差和匀加速转动带来的二次相位项，最终将机动目标相位自聚焦转化为平稳运动目标相位自聚焦。其中：针对平稳运动目标，ISAR像和相位补偿量存在以下关系：式中：I为ISAR像；P为傅里叶变换矩阵；θm,m＝0,1...M为相位补偿量，M为回波脉冲数；G为包络对齐后的一维距离像序列。对于机动目标而言，ISAR像与相位补偿量和包络对齐后的一维距离像序列存在下式的关系：式中：I为ISAR像；P(Kαω)为修正傅里叶变换矩阵，Kαω为相对调频率；θm,m＝0,1...M为相位补偿量，M为回波脉冲数；G为包络对齐后的一维距离像序列。由上式可以看出，包络对齐以后，对机动目标成像需要考虑两方面的因素对成像产生的影响：目标平动相位误差、目标机动带来的二次相位项。针对目标二次相位项的补偿，自适应修正傅里叶变换可以精确补偿。但是，当相位误差没有被精准补偿时会影响二次相位项的补偿效果。下面结合附图对本专利技术做进一步的详细描述：如图1所示，OXY为笛卡尔坐标系统，O为机动目标的转动中心，雷达沿Y轴位于目标平面上；其中，P(xi,yi)为机动目标任意一点P的坐标，P′(xi′,yi′)为点P转动θ(tm)角度后的坐标，ω(tm)为转动的瞬时角速度，R0为机动目标与雷达之间的距离；本专利技术通过雷达获取上述参数，进行后续的机动目标ISAR成像方法。如图2所示，本专利技术提供一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法，首先通过最小熵自聚焦算法估计平动引起的相位误差，其次利用修正傅里叶变换完成目标方位向压缩，然后判断此时相对调频率的值与阈值之间的关系，最后通过迭代得到最优的ISAR像。具体包括：步骤1、接收机动目标的回波脉冲，进行脉冲压缩、包络对齐，得到机动目标包络对齐后的一维距离像序列；其中：利用中频直采方式接收目标回波，再沿距离向做匹配滤波得到回波的一维距离像序列。以上处理参见文献：保铮，邢孟道，王彤.雷达成像技术[M].北京：电子工业出版社.2005.。然后对上述结果利用修正的胡相关法完成包络对齐，包络对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法，其特征在于，包括：/n步骤1、接收机动目标的回波脉冲，进行脉冲压缩、包络对齐，得到机动目标包络对齐后的一维距离像序列；/n步骤2、利用最小熵自聚焦法，估计一维距离像序列的相位补偿量；/n步骤3、利用自适应修正傅里叶变换完成方位向压缩，记录此时对应的相对调频率；/n步骤4、将步骤3的相对调频率与预设阈值进行比较，若大于预设阈值，则返回步骤2进行迭代；若小于预设阈值，则输出最优的ISAR像。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于迭代相位自聚焦的机动目标ISAR成像方法，其特征在于，包括：
步骤1、接收机动目标的回波脉冲，进行脉冲压缩、包络对齐，得到机动目标包络对齐后的一维距离像序列；
步骤2、利用最小熵自聚焦法，估计一维距离像序列的相位补偿量；
步骤3、利用自适应修正傅里叶变换完成方位向压缩，记录此时对应的相对调频率；
步骤4、将步骤3的相对调频率与预设阈值进行比较，若大于预设阈值，则返回步骤2进行迭代；若小于预设阈值，则输出最优的ISAR像。


2.如权利要求1所述的机动目标ISAR成像方法，其特征在于，在步骤1中，利用修正的互相关法对脉冲压缩后得到一维距离像序列进行包络对齐。


3.如权利要求1所述的机动目标ISAR成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬彬，左雷，察豪，田斌，刘峰，汤华涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42