【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达，具体涉及一种方位包络对齐的高分运动舰船sar精聚焦方法和系统。
技术介绍
1、合成孔径雷达（synthetic aperture radar, sar）是一种利用微波对目标成像的雷达技术。sar通过目标与雷达间的相对运动对目标进行成像，得到目标二维电磁散射特性。与传统雷达不同，它能够全天候、全天时、远距离获得地物目标（如地面上的建筑，海面上的舰船）的图像，具有重要的应用价值。sar发射线性调频信号，在距离向上通过脉冲压缩实现高分辨率。方位向的高分辨率则通过对目标与雷达之间的相对运动产生的多普勒信号进行相干积累获得。
2、sar也可以对非合作目标进行成像，相关技术被称作逆合成孔径雷达(inversesynthetic aperture radar, isar)技术。一般的sar对舰船进行精聚焦的步骤包括：1、方位孔径展开。将舰船图像恢复至仅进行距离向脉冲压缩的状态。2、距离包络对齐。补偿径向相对运动（平动）产生的包络误差。使用相关法、重心法或优化方法等，逐脉冲对采样信号进行平移，将距离包络对齐。3、初始相位补偿。补偿因平动产生的相位变化。仅通过平移量对相位进行补偿是不精确的，需要通过自聚焦算法如相位梯度自聚焦(phase gradientautofocus，pga)，多普勒中心跟踪(doppler center tracking，dct)等进行初始相位补偿。4、方位向聚焦。对方位向进行傅里叶变换，得到精聚焦的舰船sar图像。以上为isar经典的距离多普勒算法(range-doppler，rd)算法。
3、随着对高分辨率成像的需求，目标与雷达之间需要更大的相对运动，产生更大的合成角。相干积累时间(coherent processing interval，cpi)需要进一步提高。当cpi提升时，目标运动的非平稳性会显著影响rd成像质量。当前脉冲压缩与平动补偿部分已得到较为充分的研究。但当前仍不能较好解决方位聚焦的问题。当前主流算法是使用距离瞬时多普勒(range-instantaneous doppler，rid)类算法进行成像。寻找最优成像时间，仅使用接收数据的一部分进行成像。在这小段时间内，可以近似将目标运动视为平稳运动，使用rd算法进行成像。这带来的直接问题是分辨率不够，仍然无法实现长cpi的成像。
4、rid类方法可以分成两类，一类是非参数化方法，也就是基于时频分布的成像算法。如线性算法短时傅里叶变换(short time fourier transform , stft)、小波变换(gabor representation)，双线性算法wigner-ville分布(wigner-ville distribution,wvd)、born-jordan分布(born-jordan distribution, bjd)、choi-williams 分布(choi-williams distribution, cwd)、平滑伪wigner-ville分布(smoothed pseudo wigner-ville distribution, spwvd)、重排伪wigner-ville分布(reassigned pseudo wvd,rpwvd)等。线性算法的分辨率不够，双线性算法可以容忍一定的非平稳运动，利用更长的数据段成像，实现更高的分辨率。虽然可以增加分辨率，但其会受到交叉项的影响，需要在分辨率与交叉项之间做出权衡。
5、第二类是基于信号估计的算法。将单个距离门的信号视作多分量高阶多项式相位信号。当认为信号阶数是二阶时，可以使用分数阶傅里叶变换(fractional fouriertransform, frft)、拉登维格纳变换(radon-wigner transform, rwt)、维格纳霍夫变换(wigner-hough transform, wht)、拉登模糊变换(radon-ambiguity transform, rat)、吕分布(lv’s distribution)等算法对信号的中心频率以及调频率进行估计。当认为信号阶数是三阶时，可以使用乘积广义三次相位函数(product generalized cubic phasefunction, pgcpf)、乘积高阶匹配相位变换(product high-order matched-phasetransform, phmpt)、广义拉伸傅里叶变换(generalized scaled fourier transform,gscft)、keystone时间-调频率分布(keystone time-chirp rate distribution, ktcrd)等算法对信号相位高阶项系数进行估计。再逐次对调频率与中心频率进行估计。这类算法也会受到交叉项的影响，这些算法通过不同的方法抑制交叉项，如pgcpf、phmpt通过做乘积抑制交叉项，gscft通过拉伸数据抑制交叉项，ktcrd通过kt变换打散交叉项能量。这类算法另一个问题：只能进行稀疏成像。无论能估计几个分量，但都是有限的，一个距离门内只能对有限个独立显耀散射点进行成像，弱点会被强点遮盖。
6、如何在保证分辨率的情况下抑制交叉项，是仍待解决的问题。随着现代数字信号处理理论的发展和应用，现代谱分析算法逐步被用作非合作目标sar成像。如多重信号分类算法 (music)、迭代自适应振幅相位谱估计算法 (iaa-apes)、capon算法等等。这些算法可以使用有限的数据实现超越瑞丽分辨率的成像，且不存在交叉项的问题。但其问题在于，对幅度的估计不准确，输出结果的绝对幅度与相对幅度可能没有意义。导致sar图像中散射点位置虽然准确，但散射系数没有实际意义。
7、综上所述，当前sar对非合作目标成像的问题是无法利用更长的数据段进行成像，无法有效实现分布式目标非稀疏的长cpi的成像。亟需研究新的sar成像算法，能延长非合作目标成像的cpi，且能完全抑制交叉项，并能得到散射点精确的散射系数。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出一种方位包络对齐的高分运动舰船sar精聚焦方法和系统，方法包括：预处理，对回波进行距离压缩与平动补偿；特显点提取，提取两个距离向相距较的远特显点的方位信号；差频分析，将两特显点方位信号共轭相乘得到差频信号，对差频信号使用迭代自适应振幅相位谱估计算法(iaa)进行时频分析；峰值提取，提取时频图峰值，得到差频随方位时间的变化；重采样，根据差频对经过平动补偿后的信号进行重采样；方位聚焦，使用方位傅里叶变换，得到聚焦的图像。本专利技术可在认为距离包络对齐能正确进行的情况下，完成方位包络对齐，达到最佳的成像效果。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种方位包络对齐的高分运动舰船sar精聚焦方法，包括如下步骤：
4、步骤1、提取sar图像中的舰船切片，进行方位孔径展开与平动校正，得到等效转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦方法，其特征在于，所述提取SAR图像中的舰船切片，进行方位孔径展开与平动校正，得到等效转台模型信号包括：
3.根据权利要求2所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦方法，其特征在于，所述选取两个距离向相距大于舰船所覆盖三分之一的距离门的特显点，分别提取方位信号和方位信号包括：
4.根据权利要求3所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦方法，其特征在于，所述通过方位信号和方位信号得到差频信号，对差频信号进行时频分析得到时频图包括：
5.根据权利要求4所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦方法，其特征在于，所述提取时频图的最大值点，得到差频随方位向慢时间的变化包括：
6.根据权利要求5所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦方法，其特征在于，所述根据差频对等效转台模型信号进行重采样，得到经过方位包络对齐的回波信号包括：
7.根据权利要求
8.一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦系统，其特征在于，包括如下模块：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船SAR精聚焦方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种方位包络对齐的高分运动舰船sar精聚焦方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船sar精聚焦方法，其特征在于，所述提取sar图像中的舰船切片，进行方位孔径展开与平动校正，得到等效转台模型信号包括：
3.根据权利要求2所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船sar精聚焦方法，其特征在于，所述选取两个距离向相距大于舰船所覆盖三分之一的距离门的特显点，分别提取方位信号和方位信号包括：
4.根据权利要求3所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船sar精聚焦方法，其特征在于，所述通过方位信号和方位信号得到差频信号，对差频信号进行时频分析得到时频图包括：
5.根据权利要求4所述的一种方位包络对齐的高分运动舰船sar精聚焦方法，其特征在于，所述提取时频图的最大值点，得到差频随方位向慢时间的变化包括：
6.根据权利要求5所述的一种方位包...
【专利技术属性】
技术研发人员：张衡，石硕，邓云凯，禹卫东，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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