[发明专利]一种调频步进雷达低信噪比成像方法

说明书

本发明提供了一种调频步进雷达低信噪比成像方法，包括以下步骤：1)将N个子脉冲串分为Q组，每组包含L个子脉冲串；2)将同组连续L个子脉冲串的回波信号去斜处理得到L个粗距离像信号；3)将粗距离像信号进行FRFT变换；4)将L个FRFT谱图按等间距滑动叠加，估算出目标速度估计值和距离差估计值；5)构造补偿函数；6)将补偿函数与L个粗距离像相乘，在慢时间域进行FFT得到L个精距离像；7)剩余组按照步骤2～6进行处理；8)转台成像得到ISAR图像。该方法在低信噪比下可稳健估计目标运动参数，能补偿目标运动产生的距离和多普勒徙动，实现目标能量的相参积累，提升调频步进雷达在低信噪比下对机动目标的成像能力。

技术领域

本发明涉及一种调频步进雷达低信噪比成像方法，该方法可以应用于调频步进雷达在低信噪比下的逆合成孔径成像，属于雷达信号处理和成像技术领域。

背景技术

调频步进信号是一种易于实现的距离高分辨信号，它发射一串载频线性跳变的窄带调频脉冲信号，经过对回波脉冲进行两次FFT处理的运算量即可以获得合成距离高分辨率。这种信号综合了步进频和线性调频脉冲信号的优点，已有较广应用，但是现有文献对调频步进雷达的分析不多。

采用调频步进脉冲串的逆合成孔径雷达(ISAR)的常见成像算法主要为：距离-多普勒(R-D)算法、瞬时成像算法(如时频算法、超分辨算法等)两类，而瞬时成像算法通常只能在信噪比较高的场合下应用。

现有的低信噪比成像方法主要有：改进的包络对齐方法、基于Keystone变换校正距离走动的方法、基于图像的处理方法、目标运动参数估计方法等。对于改进的包络对齐方法，其出发点是脉冲压缩包络特征能被识别，只能应用于信噪比不太低的情况。而Keystone变换方法对噪声不敏感，是较好的解决方法，但是Keystone变换只能初步对齐包络、存在插值误差、计算量较大等问题，所以有其局限性。图像处理方法必须基于图像信噪比不太低的情况下才能实现散射点的提取。目标运动参数估计方法主要有线性变换和双线性变换法两种，双线性变换存在交叉项且运算量较大的问题，采用线性变换的方法较为理想。现有的采用线性变化的目标运动参数估计方法，在低信噪比下对运动参数的估计出现较大误差，无法成像。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的目标运动参数估计方法，在较低信噪比下，单脉冲串的积累能量不足以抵抗噪声的干扰，对目标运动参数的估计误差较大，成像能力低。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种调频步进雷达低信噪比成像方法，包括如下步骤：

步骤1，将调频步进雷达发射的所有子脉冲串分为Q组，每组中包含连续的L个子脉冲串，其中L＝N/Q，N为调频步进雷达发射的子脉冲串的总个数；

步骤2，将同组连续L个子脉冲串的回波信号经过参考信号进行去斜处理，从而得到L个子脉冲串的粗距离像信号；

步骤3，将L个子脉冲串的粗距离像信号进行分数阶傅里叶变换；

步骤4，将分数阶傅里叶变换所得到的L个谱图按等间距滑动叠加，根据谱图的最大峰值位置，解算出对应的目标速度估计值和距离差估计值；

步骤5，以目标速度估计值和距离差估计值构造补偿函数；

步骤6，将补偿函数分别与上述L个子脉冲串的粗距离像相乘，然后在慢时间域进行傅里叶变换，得到L个子脉冲串的精距离像；

步骤7，对剩余组中的子脉冲串按照步骤2～6进行处理；

步骤8，将所有子脉冲串的精距离像进行转台成像，得到目标逆合成孔径图像。

作为本发明的进一步限定方案，在步骤5中构造的补偿函数为：