[发明专利]一种运动目标的一维距离像的速度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达目标特征识别技术，特别涉及一种运动目标的一维距离像的速度补偿方法。

背景技术

逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术是在合成孔径雷达技术上发展起来的。ISAR成像系统为雷达静止、目标运动的成像系统，不同于传统雷达，ISAR是一种高分辨率成像雷达，能够远距离获得非合作运动目标的精确图像。

ISAR成像技术作为一种有价值的探测手段在过去的几十年里得到了广泛的重视。太空中分布着大量处于工作状态的在轨航天器，此外还有数量巨大的空间碎片、陨石以及失效航天器等，对这些目标的成像是空间探测的重要内容。但迄今为止的ISAR技术的研究主要集中在速度较低的空中目标(如飞机等)，对速度更高的空间轨道目标的ISAR成像的研究还较少。

空间目标与传统ISAR成像对象的显著区别是目标运动速度很高，比传统目标的运动速度提高了一个数量级，使得目标距离像产生模糊和畸变，进而引起ISAR图像径向散焦，因此对空间目标成像必须考虑高速运动带来的影响。

当被测目标径向运动速度较低时，全去斜处理后的回波近似为正弦信号，通过脉冲压缩就能得到目标的一位距离像；但当观测对象是空间轨道航天器等高速运动目标时，由于目标相对于雷达的径向速度很高，使得接受散射点回波为线性调频(LFM)信号(不再是低速运动下的单频信号)，脉冲压缩处理后得到的高速运动目标的距离像严重畸变。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种运动目标的一维距离像的速度补偿方法，从而可以有效地消除高速运动带来的影响。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种运动目标的一维距离像的速度补偿方法，该方法包括：

步骤A、将雷达在预设时间间隔内连续获得的一维距离像序列缓存到缓存器中，并对缓存器中缓存的一维距离像序列进行预处理，获得一维距离像的分析窗口，并去除噪声；

步骤B、将缓存器内所有在分析窗口之内的一维距离像序列进行互相关处理；估计目标包络移动量，并加上参考信号延时对应位置，得到目标的实际距离；

步骤C、通过一次曲线拟合的方法得到一维距离像的速度估计值；

步骤D、根据一维距离像的速度估计值，对一维距离像进行速度补偿；

步骤E、对进行速度补偿后的每个一维距离像进行方差估计，确定用作速度补偿的脉冲数满足误差要求。

可选的，所述对缓存器中缓存的一维距离像序列进行预处理包括：

根据缓存器中所缓存的一维距离像序列的一维距离像历程图形成灰度图像；

利用图像处理方法提取所述灰度图像的边缘，获得一维距离像的分析窗口的起始位置和终止位置，并进行去除噪声的操作。

可选的，使用如下的公式对在分析窗口之内的一维距离像序列进行互相关处理：

其中，r^(k)(n_k)为互相关处理结果，n_k为互相关处理变量，表示对ξ′_H^(k)进行n_k个距离单元移动，J_max表示缓存器的尺寸大小；ξ′_H^(k-1)_i表示归一化后的一维距离像。

可选的，使用如下的公式得到目标的实际距离p_k：

p_k＝p_k-1+cn_k/2Δf，k＝1，2，...，J_max-1；

其中，p₀为初始时刻的目标距离，c为光速，Δf为雷达扫频带宽。

可选的，所述根据一维距离像的速度估计值，对一维距离像进行速度补偿包括：

根据一维距离像的速度估计值，对各个一维距离像进行平移补偿处理；

对平移补偿处理之后的一维距离像作FFT估计，得到相邻回波的相位差ΔΦ；

预先设定第一门限值Z_*，当ΔΦ＞Z_*时，返回执行步骤B；而当ΔΦ≤Z_*时，执行步骤E。

可选的，所述步骤E包括：

对进行速度补偿后的每个一维距离像进行方差估计，得到各个一维距离像的方差估计值；

对所有一维距离像的方差估计值取平均值，得到方差平均值；

预先设置第二门限值NN_*，当时，增加缓存器尺寸并返回执行步骤A；当时，结束整个流程。