[发明专利]空中微动旋转目标的二维ISAR成像方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，更进一步涉及雷达成像领域中的空中微动旋转目标的二维ISAR成像方法。本发明可以有效地检测到空中微动旋转目标，并对目标进行精确定位与成像。

背景技术

当采用逆合成孔径雷达(ISAR)对空中微动目标进行成像时，飞机螺旋桨、直升机旋翼、涡轮式发动机叶片，旋进的导弹弹头等微动旋转部件会在一定的姿态角范围内对雷达波形进行调制，从而产生含有周期性调制成分的雷达回波信号，即产生微多普勒效应，其旋转部件在ISAR图像中将表现为沿多普勒方向的调制干扰带，对目标的ISAR图像质量造成了很大的影响，增加了识别的难度。因此，有必要对微多普勒信息进行分析，在此基础上，抑制图像中的调制干扰带，并利用微多普勒效应实现对高速旋转部件的成像。

李斌等人在其论文“基于微动分析和chirplet分解的ISAR成像”(《信号处理》第29卷第2期，2009年2月)中提出采用自适应chirplet分解进行微动目标的成像方法，该方法是先对目标的平动、转动和振动的多普勒进行分析，并通过chirplet变换对回波信号进行分解，在chirplet参数域中，对分解后信号的微多普勒和微多普勒率进行了讨论，并对不同运动形式的多普勒进行了分离。但是该方法存在的不足是，chirplet分解的集合数量非常庞大，导致对微多普勒信息的分析需要消耗大量的时间，缺乏对空中微动目标成像的实时性。

Qun Zhang等人在文献“Imaging of a Moving Target With Rotating Parts Based on the Hough Transform”(IEEE trans.on GRS，vol.46，no.1，pp.291-299，2008)中提出基于Hough变换以及扩展Hough(EHT：Extended-Hough transform)变换的算法对刚体、旋转部件参数进行搜索以实现回波分离与成像。但是该方法存在的不足是，由于EHT算法受到点扩散函数的影响，所得旋转目标图像会有较高旁瓣，估计的位置精度不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种空中微动旋转目标的二维ISAR成像方法。该方法弥补了chirplet分解的计算量庞大导致对目标的成像缺乏实时性，EHT算法受到点扩散函数的影响易产生较高的旁瓣，因此无法同时得到聚焦良好的刚体与旋转体的图像等不足，充分利用微动目标的刚体在距离-慢时间回波为线性调频信号，而且其调频率远低于旋转部件微多普勒的调频率的特点，采用低调频匹配滤波方法对刚体和旋转目标回波进行分离。对于刚体回波，采用传统的R-D算法进行成像，针对高速旋转部件距离-慢时间域回波包络特点，采用逆-Radon(I-Radon)变换对旋转部件进行成像，同时得到微动目标刚体以及旋转部件的聚焦良好的ISAR图像。

实现本发明的基本思路是：将空中微动目标的ISAR回波进行平动补偿，转化为转台模型下的目标回波后，采用低调频率匹配滤波方法将刚体回波与旋转部件回波进行分离，再分别用R-D算法以及逆-Radon变换分别对刚体和微动旋转目标进行成像。

本发明的具体步骤如下：

(1)雷达录取ISAR回波；

(2)平动补偿

2a)对ISAR回波采用相邻相关法进行相邻距离像的包络对准；

2b)采用多特显点自聚焦法进行初相校正；

(3)绘制时频分布图

3a)任取目标回波中一个距离单元；

3b)绘制以时间为横坐标，以频率为纵坐标的刚体与高速旋转部件回波的时频分布图；

(4)确定微多普勒距离单元；

(5)一个距离单元的回波分离

5a)选择初始频率；

5b)比较初始频率的绝对值与频率门限值的大小，若初始频率的绝对值小于频率门限值，则执行步骤5c)；否则，执行步骤5d)；

5c)将初始频率处对应的回波记录为刚体回波，更新微多普勒距离单元；

5d)判断微多普勒距离单元能量是否低于能量门限，当微多普勒距离单元的能量高于能量门限时，执行步骤5a)；否则，执行步骤5e)；

5e)从距离单元的回波中减去5c)记录的刚体回波，得到旋转部件的回波并记录；

(6)判断是否遍历完所有距离单元

6a)若未完成，则搜索下一距离单元，执行步骤(5)；

6b)若完成，则执行步骤(7)；

(7)用距离-多普勒法对刚体回波成像；