【技术实现步骤摘要】
一种参数优化二维空变相位误差补偿的ISAR成像方法
[0001]本专利技术属于雷达
,特别涉及一种参数优化二维空变相位误差补偿的ISAR成像方法,可以用于运动目标识别、目标分类、特征提取。
技术介绍
[0002]逆合成孔径雷达ISAR通过发射宽带信号获得高距离分辨率,利用雷达与运动目标之间的相对运动获得高方位分辨率,进而获得目标的二维高分辨图像。传统逆合成孔径雷达ISAR成像算法通常采用包络相关法进行包络对齐,其次利用基于特显点的相位自聚焦方法进行初项校正,最后进行方位向傅里叶变换得到二维ISAR图像。聚焦良好的ISAR图像能够更有效地用于运动目标识别、目标分类、特征提取,提高目标识别、目标分类等的准确率。然而,在目标运动的过程中,运动目标的回波存在二维空变相位误差,但是传统ISAR成像算法忽略了运动目标回波中的二维空变相位误差,在不补偿二维空变相位误差的情况下直接进行ISAR成像,导致ISAR图像模糊。因此,需要对目标回波中的二维空变相位误差进行补偿。
[0003]目前二维空变相位误差补偿的方法可以分为以下几类:第一类,基于信号分解的二维空变相位误差补偿算法,如改进的离散傅里叶算法MDCFT,通过估计每个距离单元中的调频参数,并对相位误差逐距离单元进行补偿。由于此类方法将每个距离单元作为单独的部分逐一进行补偿,忽略了目标运动的整体性,因此二维空变相位误差参数估计的精度较低,无法得到聚焦良好的ISAR图像。同时,此类算法在信号分解时受噪声影响大,因此在低信噪比环境下对二维空变相位误差参数估计的精度进一步
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种参数优化二维空变相位误差补偿的ISAR成像方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)对回波数据进行距离向脉冲压缩:对固定在地面包含N个虚拟孔径的逆合成孔径雷达ISAR发射的中心频率为f
c
的H个线性调频信号,经过运动目标反射的回波信号进行距离向脉冲压缩,得到距离脉压后的回波数据S=[s1,s2,...,s
n
,...,s
N
]
T
,其中,N≥2,H≥2,h=1,2,,H,[
·
]
T
表示转置操作,s
n
表示第n个虚拟孔径对应的包含K个距离单元的距离脉压后的回波数据,s
n
=[s
n,1
,s
n,2
,...,s
n,k
,...,s
n,K
],K≥2,s
n,k
表示第k个距离单元,s
n,k
=σ
·
r
·
t
·
w,r=exp[
‑
j4πR
t
(n)(f
c
+k)/c],t=exp[
‑
j4πR
r
(n)k/c],w=exp[
‑
j4πR
r
(n)/λ],σ表示运动目标的反射系数,j表示虚数单位,c表示光速,R
t
(n)表示目标平动运动的瞬时距离,R
r
(n)表示目标旋转运动的瞬时距离,R
r
(n)=A+Dn+Cn2,A、D和C分别表示目标旋转运动距离的常数项、一次项系数和二次项系数,C=μ
y
A+μ
x
D,μ
x
和μ
y
表示C关于A和D的线性系数,ξ
x
、ξ
y
分别表示回波数据S的方位向、距离向的空变相位误差参数,λ、B和prf分别表示线性调频信号的波长、带宽和脉冲重复频率;(2)建立二维空变相位误差补偿的回波函数S
′
:将R
r
(n)代入w中,得到w=δ
·
exp[
‑
j4π(μ
y
A+μ
x
D)n2/λ],并将其中第二项的共轭结果exp[j4π(μ
y
A+μ
x
D)n2/λ]作为回波数据S的二维空变相位误差补偿项,然后建立以exp[j4π(μ
y
A+μ
x
D)n2/λ]为元素且大小为N
×
N的二维空变相位误差补偿矩阵再对与距离脉压后的回波数据S进行点乘,得到维度为N
×
K的二维空变相位误差补偿后的回波函数S
′
=[s
′1,s
′2,...,s
′
k
,...,s
′
K
],其中,s
′
k
表示第k列向量,s
′
k
=[s
′
1,k
,s
′
2,k
,
…
,s
′
n,k
,
…
,s
′
N,k
]
T
,s
′
n,k
表示第n个元素,s
′
n,k
=s
n,k
·
exp[j4π(μ
y
A+μ
x
D)n2/λ];(3)建立二维空变相位误差补偿的图像熵函数:(3a)对二维空变相位误差补偿的回波函数S
′
中的每列s
′
k
进行逆离散傅里叶变换,得到维度为H
×
K二维空变相位误差补偿的图像函数G,并将A、D、μ
x
和μ
y
代入到G中,实现对G的重写,得到维度为H
×
K的重写的二维空变相位误差补偿后的图像函数G
′
;(3b)通过重写的二维空变相位误差补偿后的图像函数G
′
计算G
′
的图像熵函数E(ξ
x
,ξ
y
):):):其中,|
·
|表示绝对值操作,Q表示G
′
的能量密度,g
′
h,k
表示G
′
的第h行第k列元素;(4)对空变相位误差参数进行粗估计:计算目标运动的横滚角、俯仰角、偏航角的角速度ω
r
、ω
p
、ω
y
,以及角加速度ω
r
、ω
p
、ω
y
,并通过计算结果对空变相位误差参数ξ
x
、ξ
y
进行粗估计:
其中,分别表示回波数据S的方位向和距离向的空变相位误差参数ξ
x
、ξ
y
的粗估计结果,i1、i2、i3分别表示ISAR视线的方向向量i
los
中的第一、二、三个元素,i
los
=[i1,i2,i3];(5)获取二维空变相位误差补偿ISAR图像:(5a)通过二维空变相位误差补偿的图像熵函数E(ξ
x
,ξ
y
),并对E(ξ
x
,ξ
y
)中的进行ξ
x
、ξ
y
的一阶求偏导,得到在(ξ
x<...
【专利技术属性】
技术研发人员:王家东,刘若晨,李亚超,张磊,丁家宝,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:
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