基于多普勒中心估计的机载SAR预处理方法，本发明专利技术涉及机载SAR预处理方法。本发明专利技术的目的是为了解决现有机载SAR成像方法存在的SAR图像二维散焦和处理效率慢的问题。过程为：一、获得距离压缩后的机载SAR回波数据；二、初始化子数据块个数；三、若k≤K，则执行四；否则，执行十；四、获取子数据块；五、求解共轭相乘矩阵；六、得到相关函数；七、得到自相关函数；八、求解回波的多普勒频率估计值；九、令k＝k+1，并返回三；十、求解SAR平台运动引起的多普勒频率理论值；十一、得到ISAR平台运动引起的多普勒频率估计值；十二、得到拟合曲线；十三、获得最优成像数据段。本发明专利技术用于机载SAR预处理领域。本发明专利技术用于机载SAR预处理领域。本发明专利技术用于机载SAR预处理领域。
【技术实现步骤摘要】
基于多普勒中心估计的机载SAR预处理方法
[0001]本专利技术涉及机载SAR预处理方法。
技术介绍
[0002]机载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)对海面舰船目标成像在海域监测领域起着重要作用。SAR成像场景通常为雷达运动、目标不动，而在对海面舰船目标成像期间，舰船目标往往存在平动和摆动运动，使得雷达图像中舰船的像二维散焦，降低了图像质量，影响后续的目标分类、识别精度。
[0003]目前提出的机载SAR成像算法或联合逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)处理技术能在一定程度上提高图像质量，但这些算法都是处理舰船被观测期间内全部回波数据，故具有以下缺陷：(1)回波数据包含了舰船在观测期间内的全部运动，导致成像投影平面不断变化，造成图像散焦；(2)对全部回波数据进行处理，计算量大，影响成像效率。因此，有必要在SAR成像前实施预处理，减轻舰船目标运动对成像的影响，提高图像质量，同时，减少处理数据量，提升成像效率。考虑到回波的多普勒中心变化可以反映单个散射点的多普勒频率变化，进而反映出目标运动情况，故可依据回波多普勒中心频率估计结果进行SAR预处理。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了解决现有机载SAR成像方法存在的SAR图像二维散焦和处理效率慢的问题，而提出基于多普勒中心估计的机载SAR预处理方法。
[0005]基于多普勒中心估计的机载SAR预处理方法具体过程为：
[0006]步骤一、获取机载SAR回波数据，采用距离
‑
多普勒算法中的距离维匹配滤波对获取的机载SAR回波数据进行距离压缩，获得距离压缩后的机载SAR回波数据，记距离压缩后的机载SAR回波数据为s
rb
(m,n)；
[0007]其中，m为回波的脉冲序号，n为快时间序号；m＝1,2,
…
,N
a
，N
a
为脉冲数，n＝1,2,
…
,N
r
，N
r
为快时间采样点数；
[0008]步骤二、初始化子数据块序号k＝1，设置子数据块脉冲数N
a0
，1＜N
a0
＜N
a
；子数据块个数为
[0009]式中，为向下取整函数；
[0010]步骤三、比较k与K，若k≤K，则执行步骤四；否则，执行步骤十；
[0011]步骤四、沿方位向取N
a0
个脉冲，获取子数据块
[0012]子数据块包含N
a0
个脉冲信号；
[0013]式中，m0为子数据块的脉冲序号，m0＝1,2,
…
,N
a0
；
[0014]步骤五、将子数据块中前一个脉冲信号的共轭与后一个脉冲相乘，求解
共轭相乘矩阵s(m1,n)；
[0015]步骤六、将共轭相乘矩阵s(m1,n)沿方位向求和，取平均值，得到相关函数；
[0016]步骤七、将相关函数沿距离向求和，取平均值，得到自相关函数；
[0017]步骤八、基于自相关函数，求解回波的多普勒频率估计值f
dc
(k)；
[0018]步骤九、令k＝k+1，并返回步骤三；
[0019]步骤十、当舰船目标静止时，整个成像过程视为SAR成像，求解SAR平台运动引起的多普勒频率理论值
[0020]步骤十一、当舰船目标运动时，整个成像过程既有SAR成像又有ISAR成像，回波的多普勒频率估计值为f
dc
(k)；基于回波的多普勒频率估计值f
dc
(k)和由SAR平台运动引起的多普勒频率理论值得到ISAR平台运动引起的多普勒频率估计值
[0021]步骤十二、对进行曲线拟合，得到拟合曲线
[0022]步骤十三、记符合的起止脉冲序号为m
s
和m
e
，获得最优成像数据段即完成了SAR预处理过程；
[0023]式中，m
opt
＝1,2,
…
,m
e
‑
m
s
+1为最优成像数据段的脉冲序号，δ为阈值。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]考虑到舰船目标运动带来的相位影响和成像投影平面变化，导致成像结果中舰船的像出现二维散焦现象，本专利技术提出一种基于多普勒中心估计的机载SAR预处理方法。在机载SAR对运动舰船目标成像场景中，本专利技术提出的SAR预处理方法利用回波多普勒频率与SAR平台运动引起的多普勒频率间差异，获取运动舰船目标引起的多普勒频率，通过选取ISAR平台引起的多普勒频率小的部分，即舰船目标运动对成像影响小的部分，得到最优成像数据段，完成SAR预处理过程。通过SAR预处理，能够有效减轻舰船目标运动对成像的影响，提高雷达图像质量，解决现有机载SAR成像方法带来的SAR图像二维散焦的问题，为后续的目标分类和识别提供保障；同时，SAR预处理选取出最优成像数据段，与直接进行成像处理相比，有效减少了计算量，提升成像处理效率。
附图说明
[0026]图1为本专利技术基于多普勒中心估计的机载SAR预处理方法流程图；
[0027]图2a为实施例一、二中使用的舰船散射点模型正视图，以舰船中心为原点O，以正东方向为X轴，正北方向为Y轴，垂直海平面方向为Z轴，建立直角坐标系O
‑
XYZ；
[0028]图2b为实施例一、二中使用的舰船散射点模型侧视图；
[0029]图2c为实施例一、二中使用的舰船散射点模型俯视图；
[0030]图2d为实施例一、二中使用的舰船散射点模型三维视图；
[0031]图3为实施例一中SAR预处理前的CS图像，CS为chirp scaling；
[0032]图4为实施例二中本专利技术方法回波多普勒频率估计结果；
[0033]图5为实施例二中本专利技术方法ISAR平台引起的多普勒频率估计结果；
[0034]图6为实施例二中本专利技术方法所得的SAR预处理后的CS图像；
[0035]图7为实施例三中SAR预处理前的CS图像；
[0036]图8为实施例四中本专利技术方法回波多普勒频率估计结果；
[0037]图9为实施例四中本专利技术方法ISAR平台引起的多普勒频率估计结果；
[0038]图10为实施例四中本专利技术方法所得的SAR预处理后的CS图像。
具体实施方式
[0039]具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式基于多普勒中心估计的机载SAR预处理方法具体过程为：
[0040]步骤一、获取机载SAR回波数据，采用距离
‑
多普勒(range Doppler,RD)算法中的距离维匹配滤波对获取的机载SAR回波数据进行距离压缩，获得距离压缩后的机载SAR回波数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于多普勒中心估计的机载SAR预处理方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、获取机载SAR回波数据，采用距离
‑
多普勒算法中的距离维匹配滤波对获取的机载SAR回波数据进行距离压缩，获得距离压缩后的机载SAR回波数据，记距离压缩后的机载SAR回波数据为s
rb
(m,n)；其中，m为回波的脉冲序号，n为快时间序号；m＝1,2,
…
,N
a
，N
a
为脉冲数，n＝1,2,
…
,N
r
，N
r
为快时间采样点数；步骤二、初始化子数据块序号k＝1，设置子数据块脉冲数N
a0
，1＜N
a0
＜N
a
；子数据块个数为式中，为向下取整函数；步骤三、比较k与K，若k≤K，则执行步骤四；否则，执行步骤十；步骤四、沿方位向取N
a0
个脉冲，获取子数据块子数据块包含N
a0
个脉冲信号；式中，m0为子数据块的脉冲序号，m0＝1,2,
…
,N
a0
；步骤五、将子数据块中前一个脉冲信号的共轭与后一个脉冲相乘，求解共轭相乘矩阵s(m1,n)；步骤六、将共轭相乘矩阵s(m1,n)沿方位向求和，取平均值，得到相关函数；步骤七、将相关函数沿距离向求和，取平均值，得到自相关函数；步骤八、基于自相关函数，求解回波的多普勒频率估计值f
dc
(k)；步骤九、令k＝k+1，并返回步骤三；步骤十、当舰船目标静止时，整个成像过程视为SAR成像，求解SAR平台运动引起的多普勒频率理论值步骤十一、当舰船目标运动时，整个成像过程既有SAR成像又有ISAR成像，回波的多普勒频率估计值为f
dc
(k)；基于回波的多普勒频率估计值f
dc
(k)和由SAR平台运动引起的多普勒频率理论值得到ISAR平台运动引起的多普勒频率估计值步骤十二、对进行曲线拟合，得到拟合曲线步骤十三、记符合的起止脉冲序号为m
s
和m
e
，获得最优成像数据段即完成了SAR预处理过程；式中，m
opt
＝1,2,
…
,m
e
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：曹蕊，王勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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