[发明专利]一种基于ISAR图像的多散射点微动提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ISAR图像的多散射点微动提取方法，属于信号处理技 术领域。

背景技术

微动可以定义为除了目标整体运动(平动)之外的某部件的机械运动。微 动在频谱上的体现是微多普勒现象，即目标主体运动所产生的多普勒频率附近 会存在旁瓣，称为微多普勒。微动成分中包含目标的细微特征，这些特征(旋 转频率、旋转半径等)对目标识别有很大的应用价值，因此存在微动结构的雷 达目标特征分析已经引起了研究人员的广泛关注。

逆合成孔径雷达(ISAR)是一种高分辨的成像雷达，通过对目标平动补偿 和自聚焦的方法，可以获取非合作目标的距离-多普勒二维图像即ISAR图像。 在雷达回波中，微动相关的回波很弱，尤其在微动幅度很小或者目标整体运动 补偿效果不好的时候，如何提取散射点微动信息一直是研究难点。时频分析是 一种研究微动的重要工具，对某距离单元内的信号作时频变换可以观察信号时 频分布特性，但是当实际的微动频率很小时，从各散射点的时频分布特性也无 法分辨出微动分量。而且，当同一个距离单元内，存在多个散射点的回波信号 时，在时频图上各散射点的时频分布交织在一起更难以分辨。

因此，为了解决ISAR图像中同一个距离单元内存在多个散射点回波的微动 分析问题，且微动频率很小(小于10Hz)幅度很小，同时为了使用合理的数学 模型和参数估计方法提取微动频率，提出了基于ISAR图像的多散射点微动分析 方法。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的缺陷，提出了一种基于ISAR图像的多散射点 微动提取方法，该方法能够处理ISAR图像中同一距离单元存在多个散射点回波 且微动频率很小(小于10Hz)及幅度很小的情况。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于ISAR图像的多散射点微动提取方法，包括以下步骤：

步骤S1，选取ISAR图像的同一距离单元内的多个强散射点；

步骤S2，用加窗的方式提取每一强散射点的频域信号，并将其变换为时域 信号；

步骤S3，提取时域信号的相位，根据最小二乘法，用三阶多项式拟合转动 所引起的相位变化曲线，利用所述相位变化曲线对时域信号相位进行转动补偿 后得到微动相位变化曲线，进一步根据所述相位变化曲线获得转动补偿后的回 波数据；

步骤S4，对转动补偿后的回波数据，采用余弦相位模型，利用模拟退火算 法，估计微动频率。

进一步地，本发明所述步骤S2的具体过程为：

步骤S21，针对第k个强散射点，构造窗函数向量Window_k，窗函数的中心为 f_k，主瓣包括区间[f_k-10,f_k+10]，k＝1,2…K，其中K为所提取的强散射点的总数， f_k为第k个强散射点的多普勒频率；

步骤S22，加窗提取第k个强散射点的频域信号即其中，符号.*表示两个向量的对应元素点乘；

步骤S23，将第k个强散射点的频域信号变换为时域信号S_k。

进一步地，本发明所述步骤S3的具体过程为：

步骤S31：提取第k个强散射点的时域信号S_k的相位P_k；

步骤S32：根据最小二乘法，用三阶多项式拟合转动所引起的相位，得到拟 合曲线Q_k，

Q_k＝a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³，t＝0,PRT,...,(N-1)PRT，PRT为ISAR图像方位向采样 间隔；

步骤S33：转动相位补偿得到微动相位变化曲线P_Micro，即P_Micro＝P_k-Q_k，而微动对应的回波数据表示为

进一步地，本发明所述步骤S4的具体过程为：