基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法，包括：获取去斜雷达回波数据；对去斜雷达回波数据进行处理，得到回波包络，通过相关处理的结果的最大位置估计相邻脉冲对应的回波包络的位置变化，得到向量P0，再进行跳变补偿，得到平滑的目标位置变化，将其进行差分处理，得到目标径向速度的估计，并构建高速补偿函数；将高速补偿函数与去斜雷达回波数据进行相乘，得到第一补偿数据；将第一补偿数据进行剩余视频项补偿，再进行跳变补偿，得到波门跳变节点补偿后的数据，再进行两维快速傅里叶变换，得到目标多普勒谱，将其进行统一补偿，再进行距离向和方位向傅里叶变换，得到雷达图像。本发明专利技术能够提升最终ISAR聚焦质量。聚焦质量。聚焦质量。

【技术实现步骤摘要】
基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及一种基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法。

技术介绍

[0002]逆合成孔径雷达(Inverse
‑
Synthetic
‑
Aperture
‑
Radar，ISAR)以其具有全天时、全天候、高分辨率和远距离等特点，广泛应用于航空与航天目标观测中。采集ISAR成像中的雷达信号包括去斜采样、直接采样、步进采样等多种方式；其中，去斜采样可以降低信号带宽和采样率，去斜采样将接收回波与经过一定时延的发射信号进行共轭相乘，其时延通常由参考距离确定，参考距离在一定的时间内是不变的，会在目标偏离参考距离一定程度之后跳变，此时需要调整参考距离保证能够对回波进行完整接收；为了能够在正确的时间采集到目标回波，采样波门也是由参考距离决定，这种跳变的参考距离导致接收到回波的脉压包络和相位都是跳变的，严重破坏了雷达信号的相参性。
[0003]相关技术中，恢复雷达相参性的常用方法包括包络对齐和相位自聚焦方法；其中，包络对齐利用相邻回波之间的相似性，通过相关函数最大确定包络的移动位置，实现包络的相参性恢复；相位自聚焦方法利用不同散射点误差相位相同的性质，通过对相邻脉冲进行共轭相乘，再对不同距离单元进行加权求和以提取误差相位差，最后通过对提取的相位进行积分得到误差相位，再根据估计得到误差相位构造补偿函数完成回波数据的相位相参性提升。现有方法中包络的处理和相位是分开的，所以无法精确恢复回波数据的相参性，影响成像过程中参数估计和精确聚焦的精度。
[0004]因此，亟需改善现有技术中存在的上述缺陷。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法，包括：
[0007]获取去斜雷达回波数据；
[0008]对去斜雷达回波数据进行距离向快速傅里叶变换，得到回波包络；
[0009]将相邻脉冲对应的回波包络进行相关处理，获取相关结果，通过相关结果的最大位置估计相邻脉冲对应的回波包络的位置变化，得到向量P0；
[0010]对向量P0进行解缠绕处理，得到解缠绕的目标位置P3，根据解缠绕的目标位置，得到参考距离变化和平滑的目标位置变化，将平滑的目标位置变化进行差分处理，得到目标径向速度的估计；
[0011]根据目标径向速度的估计，构建高速补偿函数；
[0012]将高速补偿函数与去斜雷达回波数据进行相乘，得到第一补偿数据；
[0013]将第一补偿数据进行距离向傅里叶变换处理，再进行剩余视频项补偿，得到剩余视频项补偿后的数据；
[0014]将剩余视频项补偿后的数据进行距离向逆傅里叶变换处理，根据参考距离变化、平滑的目标位置变化和目标径向速度的估计，构建跳变补偿函数，并将跳变补偿函数与剩余视频项补偿后的数据相乘，进行跳变补偿，得到波门跳变节点补偿和平动粗补偿后的数据；
[0015]对波门跳变节点补偿后和平动粗补偿的数据进行两维快速傅里叶变换，得到目标多普勒谱，将目标多普勒谱两端的噪声区丢弃，在进行方位向逆快速傅里叶变换，得到多普勒滤波处理后的数据；
[0016]将多普勒滤波处理后的数据进行统一补偿，再进行距离向和方位向傅里叶变换，得到目标聚焦的逆合成孔径雷达图像。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术提供的一种基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法，一方面，充分利用雷达的先验信息，能够利用包络对齐估计的包络位置变化精确估计跳变的参考距离和波门，进而利用此信息通过直接构造补偿函数的方式精确恢复回波的相参性，使得相参性恢复精度和抗噪性能都大大增强；另一方面，考虑了目标高速运动对去斜回波的调制，推导了精确的去斜回波表达式，通过直接构造精确补偿函数的方式对回波进行补偿，使得本专利技术提供的方法处理效率和运动补偿精度都较高，有利于提升最终ISAR聚焦质量。
[0019]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例提供的基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法的一种流程图；
[0021]图2是本专利技术实施例提供的仿真实验的目标散射点相对位置的一种示意图；
[0022]图3是本专利技术实施例提供的目标距离变化曲线的一种示意图；
[0023]图4是本专利技术实施例提供的目标速度变化曲线的一种示意图；
[0024]图5是本专利技术实施例提供的目标去斜回波距离脉压结果的一种示意图；
[0025]图6是本专利技术实施例提供的本专利技术提供的方法与常规方法处理的最后一个脉冲的距离包络切片的一种示意图；
[0026]图7是本专利技术实施例提供的使用本专利技术方法对去斜回波进行平动补偿之后的脉压包络的一种示意图；
[0027]图8(a)是本专利技术实施例提供的理想情况ISAR成像结果的一种示意图；
[0028]图8(b)是本专利技术实施例提供的方法ISAR成像结果的一种示意图；
[0029]图9(a)是本专利技术实施例提供的理想情况下标记点1的等高线图的一种示意图；
[0030]图9(b)是本专利技术实施例提供的方法标记点1的等高线图的一种示意图；
[0031]图9(c)是本专利技术实施例提供的标记点1的距离向切片的一种示意图；
[0032]图9(d)是本专利技术实施例提供的标记点1的方位向切片的一种示意图；
[0033]图10(a)是本专利技术实施例提供的理想情况下标记点2的等高线图的一种示意图；
[0034]图10(b)是本专利技术实施例提供的方法标记点2的等高线图的一种示意图；
[0035]图10(c)是本专利技术实施例提供的标记点2的距离向切片的一种示意图；
[0036]图10(d)是本专利技术实施例提供的标记点2的方位向切片的一种示意图；
[0037]图11(a)是本专利技术实施例提供的理想情况下标记点3的等高线图的一种示意图；
[0038]图11(b)是本专利技术实施例提供的方法标记点3的等高线图的一种示意图；
[0039]图11(c)是本专利技术实施例提供的标记点3的距离向切片的一种示意图；
[0040]图11(d)是本专利技术实施例提供的标记点3的方位向切片的一种示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0042]现有技术中，第一，对回波信号的信噪比要求较高，容易受到噪声的影响；第二，现有技术将包络和相位分开处理，忽略其二者之间的耦合性；第三、现有技术没有精确考虑高速运动对去斜回波的脉内多普勒调制。
[0043]有鉴于此，本专利技术提供一种基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法，其特征在于，包括：获取去斜雷达回波数据；对所述去斜雷达回波数据进行距离向快速傅里叶变换，得到回波包络；将相邻脉冲对应的回波包络进行相关处理，获取相关结果，通过所述相关结果的最大位置估计相邻脉冲对应的回波包络的位置变化，得到向量P0；对所述向量P0进行解缠绕处理，得到解缠绕的目标位置P3，根据所述解缠绕的目标位置，得到参考距离变化和平滑的目标位置变化，将所述平滑的目标位置变化进行差分处理，得到目标径向速度的估计；根据所述目标径向速度的估计，构建高速补偿函数；将所述高速补偿函数与所述去斜雷达回波数据进行相乘，得到第一补偿数据；将所述第一补偿数据进行距离向傅里叶变换处理，再进行剩余视频项补偿，得到剩余视频项补偿后的数据；将所述剩余视频项补偿后的数据进行距离向逆傅里叶变换处理，根据所述参考距离变化、所述平滑的目标位置变化和所述目标径向速度的估计，构建跳变补偿函数，并将所述跳变补偿函数与所述剩余视频项补偿后的数据相乘，进行跳变补偿，得到波门跳变节点补偿和平动粗补偿后的数据；对所述波门跳变节点补偿和平动粗补偿后的数据进行两维快速傅里叶变换，得到目标多普勒谱，将所述目标多普勒谱两端的噪声区丢弃，在进行方位向逆快速傅里叶变换，得到多普勒滤波处理后的数据；将所述多普勒滤波处理后的数据进行统一补偿，再进行距离向和方位向傅里叶变换，得到目标聚焦的逆合成孔径雷达图像。2.根据权利要求1所述的基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法，其特征在于，所述获取去斜雷达回波数据，包括：获取回波信号；将所述回波信号与预设的去斜参考信号共轭相乘，得到去斜回波数据。3.根据权利要求1所述的基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法，其特征在于，对所述向量P0进行解缠绕处理，得到解缠绕的目标位置P3，根据所述解缠绕的目标位置，得到参考距离变化和平滑的目标位置变化，将所述平滑的目标位置变化进行差分处理，得到目标径向速度的估计，包括：对所述向量P0进行差分处理，得到向量P1；计算所述向量P1的最大值A；获取所述向量P1中绝对值大于预设门限的元素的位置P2；其中，所述预设门限T0＝0.75A；将所述向量P0中位于P2+1位置的值减去预设最小跳变波门Rq，得到解缠绕的目标位置P3；对所述目标位置P3以预设最小跳变波门Rq进行量化，得到参考距离变化将所述目标位置P3进行5阶多项式拟合，得到平滑的目标位置变化R
T0
；将所述平滑的目标位置变化R
T0
进行差分处理，得到目标径向速度的估计
4.根据权利要求1所述的基于雷达波门跳变先验的去斜回波相参性恢复方法，其特征在于，所述高速补偿函数H
v
的表达式为：的表达式为：的表达式为：其中，exp(
·
)为指数函数，j为虚数单位，π为圆周率，c为光速，f
c
为载频参数，为距离快时...

【专利技术属性】
技术研发人员：符吉祥，贺新异，陈成增，邢孟道，
申请(专利权)人：平湖空间感知实验室科技有限公司，
类型：发明
国别省市：