[发明专利]基于时频成像的简单散射点锥体目标的参数估计方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及雷达成像技术，具体涉及一种基于时频成像的简单散射点锥体目标的参数估计方法。

背景技术

空间锥体目标在空中高速飞行的同时，还伴随有自旋等微运动以保持自身的稳定性。空间锥体目标往往带有尾翼、凹槽等部件，其回波散射特性可以视作简单散射点的回波特性。在宽带雷达成像领域，经运动补偿后的空间锥体的回波信号可以被压缩在不同的距离频点内，从而可以对目标进行高分辨成像。空间锥体目标的高分辨成像和参数估计对于弹道导弹目标识别具有重要意义。

清华大学专利申请“基于空时分析的逆合成孔径雷达的目标转速估计方法”（专利申请号：201010209955.X，公开号：CN102121990A）中公开了一种逆合成孔径雷达的目标转速估计方法。该方法在波数域空间构造了一组基函数，用来表示回波数据，并对目标散射点进行空时分析，根据提取的散射点空间位置和空间位置变化率信息，拟合目标转速。该方法存在的不足是，通过波数域的空时分析提取散射点相位系数，却没有充分利用图像域散射点位置信息；该方法只估计了目标的转速，不能对目标的几何尺寸进行估计。

西安电子科技大学专利申请“基于高分辨ISAR成像的光滑进动锥体参数估计方法”（专利申请号：201310386501.3）中公开了一种针对光滑进动锥体目标的高分辨率成像方法。该方法通过回波平动补偿和距离走动校正，采用幅度和相位的匹配搜索方法实现对锥体目标的三维成像，并利用散射点的位置信息来估计锥体的尺寸和微动信息。该算法是基于光滑锥体的进动模型进行成像和参数估计的，由于算法受到具体模型的限制，使得在模型失配的情况下参数估计误差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于时频成像的简单散射点锥体目标的参数估计方法，采用瞬时图像相关系数的方法来估计锥体目标的旋转周期，并在此基础上估计锥体的尺寸。该方法克服了传统空时分析方法中不能充分利用图像域中散射点的位置信息并估计锥体尺寸的缺陷，同时弥补了针对光滑锥体模型的模型失配带来的参数估计误差较大的不足。

实现本发明的基本思路是：通过对距离脉压回波在方位维进行时频分析获得锥体目标的瞬时RD图像；对瞬时RD图像进行重心平移对齐以弥补前期运动补偿的不精确；通过对重心平移对齐的瞬时RD图像计算瞬时图像相关系数来估计回波周期；然后根据回波时频分布来估计锥体对称性参数；结合回波周期和锥体对称性参数估计锥体的旋转频率；最后根据瞬时RD图像中散射点的位置来估计锥体高度和锥体底面半径。

本发明的一种基于时频成像的简单散射点锥体目标的参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取逆合成孔径雷达录取的简单散射点锥体目标的距离脉压回波，该距离脉压回波为距离-时间二维数据；

步骤2，对距离脉压回波的距离-时间二维数据沿慢时间方向做短时傅里叶变换，获得距离-时间-多普勒三维数据，从距离-时间-多普勒三维数据中抽取锥体目标的瞬时RD图像；

步骤3，将锥体目标的瞬时RD图像重心平移对齐到其几何中心，得到平移对齐后的瞬时RD图像；

步骤4，对平移对齐后的瞬时RD图像，利用循环自相关和循环平均幅度差联合函数，计算平移对齐后的瞬时RD图像的瞬时图像相关系数；

其中，循环自相关和循环平均幅度差联合函数用下式进行表示：