一种基于分数阶制造技术

本发明专利技术提出一种基于分数阶

【技术实现步骤摘要】
一种基于分数阶S变换的逆合成孔径雷达高分辨成像方法


[0001]本专利技术涉及逆合成孔径雷达成像
，尤其涉及一种基于分数阶
S
变换的逆合成孔径雷达高分辨成像方法
。

技术介绍

[0002]逆合成孔径雷达
(ISAR)
能够全天时
、
全天候
、
远距离对运动目标成像，在军事和民用领域发挥着重要的作用
。
成像越清晰，捕获到目标的细节特征就越丰富
。
因此，如何提高成像分辨率是
ISAR
成像的一个基本问题
。
[0003]最简单的
ISAR
成像方法是基于傅里叶变换的距离
‑
多普勒成像方法
。
该方法要求运动目标各散射点回波的多普勒频率是恒定的，才能获得清晰的成像结果
。
然而，目标在运动过程中常伴有机动性，造成各散射点回波的多普勒频率往往是变化的，导致基于傅里叶变换的距离
‑
多普勒成像方法无法清晰成像
。
一种有效的解决办法就是引入时频联合表示方法，即对回波信号进行时频分析，得到目标各射点的瞬时多普勒频率，此即为距离
‑
瞬时多普勒成像方法
。
[0004]时频联合表示可以分为线性时频表示和二次型时频分布两大类
。
前者简单，容易实现，且满足线性叠加性，受到了广泛的应用
。
后者存在交叉项，且计算复杂，在一定程度上限制了实际应用
。
典型的线性时频表示有短时傅里叶变换
、
小波变换和
S
变换等
。
其中，由于
S
变换融合了短时傅里叶变换和小波变换两者的优点，近年来在信号处理领域备受关注
。
然而，
S
变换与短时傅里叶变换和小波变换一样，本质上相当于利用频域乘性滤波器对信号进行滤波处理，仅适合处理频域能量最佳聚集的信号
。
对于那些在频域能量非最佳聚集信号而言，其处理的结果并不是最优的
。
在
ISAR
成像中，雷达一般发射线性调频信号，该信号就是典型的频域能量非最佳聚集信号
。
鉴于此，在
S
变换的基础上又涌现出一系列新型联合时频分析方法
。
其中，分数阶
S
变换作为
S
变换的广义形式，通过信号能量最佳聚集角度的选择能够进一步提升时频分析的分辨率
。
基于此，本专利技术提出一种基于分数阶
S
变换的逆合成孔径雷达高分辨成像方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种基于分数阶
S
变换的逆合成孔径雷达高分辨成像方法
。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种基于分数阶
S
变换的逆合成孔径雷达高分辨成像方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]步骤一
、
记
G(r
m
,t
n
)
，
1≤m≤M、1≤n≤N
为经过距离跟踪和多普勒跟踪后的目标
ISAR
数据，其中
r
m
和
t
n
分别表示距离和脉冲域的慢时间；初始化距离单元标记变量
m
＝1；
[0008]步骤二
、
计算第
m
个距离单元内回波数据关于脉冲域时间
t
n
的分数阶傅里叶变换，记为：
[0009][0010]式中，分数阶傅里叶变换角度
α
的取值范围为
α
∈(0,2
π
]，
u
n
表示对应于时间
t
n
的分数阶频率；
[0011]步骤三
、
确定第
m
个距离单元内回波数据能量最佳聚集分数阶傅里叶变换域对应的最佳角度
α
opt
，即
[0012][0013]步骤四
、
计算第
m
个距离单元内回波数据能量最佳聚集分数阶傅里叶变换角度
α
opt
下的分数阶
S
变换，记为：
[0014][0015]步骤五
、
根据频率与分数阶频率之间关系，即
ω
n
＝
u
n
csc
α
‑
t
n
cot
α
，并利用步骤四得到的分数阶
S
变换计算出第
m
个距离单元内回波数据在最佳角度下的联合时间和频率表示的分数阶
S
变换，记为：
[0016][0017]步骤六
、
由步骤五得到的联合时间和频率表示的分数阶
S
变换，构造三维距离
‑
多普勒
‑
时间立体图像，即：
[0018][0019]步骤七
、
判断距离单元标记变量
m
是否大于
M
，若
m
＞
M
，表明已经完成了目标
ISAR
数据所有距离单元内回波数据的联合时间和频率的分数阶
S
变换；反之，若
m≤M
，则更新变量
m
＝
m+1
，并执行步骤二至步骤六，直到
m
＞
M
结束；最终获得一个三维距离
‑
多普勒
‑
时间立体图像
Q(r
m
,
ω
n
,t
n
)
，
1≤m≤M、1≤n≤N
；
[0020]步骤八
、
从三维距离
‑
多普勒
‑
时间立体图像
Q(r
m
,
ω
n
,t
n
)
，
1≤m≤M、1≤n≤N
中获取任意时刻
t
n
＝
t
i
目标在二维距离
‑
多普勒平面上的投影图像，即：
[0021]Q(r
m
,
ω
n
,t
n
＝
t
i
)
[0022]式中，
1≤i≤N。
[0023]本专利技术具有的有益效果是：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于分数阶
S
变换的逆合成孔径雷达高分辨成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一
、
记
G(r
m
,t
n
)
，
1≤m≤M、1≤n≤N
为经过距离跟踪和多普勒跟踪后的目标
ISAR
数据，其中
r
m
和
t
n
分别表示距离和脉冲域的慢时间；初始化距离单元标记变量
m
＝1；步骤二
、
计算第
m
个距离单元内回波数据关于脉冲域时间
t
n
的分数阶傅里叶变换，记为：式中，分数阶傅里叶变换角度
α
的取值范围为
α
∈(0,2
π
]
，
u
n
表示对应于时间
t
n
的分数阶频率；步骤三
、
确定第
m
个距离单元内回波数据能量最佳聚集分数阶傅里叶变换域对应的最佳角度
α
opt
，即步骤四
、
计算第
m
个距离单元内回波数据能量最佳聚集分数阶傅里叶变换角度
α
opt
下的分数阶
S
变换，记为：步骤五
、
根据频率与分数阶频率之间关系，即
ω
n
＝
u
n
csc
α
‑
t
n
cot
α
，并利用步骤四得到的分数阶
S
变换计算出第
m
个距离单元内回波数据在最佳角度下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓萍，史军，孙德华，门子俊，陶然，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：