[发明专利]一种基于序列图像的舰船目标ISAR交叉像判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体地，涉及一种基于序列图像的舰船目标ISAR交叉像判别方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种用途广泛的成像雷达体制，SAR系统可安装在飞机、导弹、卫星等机动平台上，用于观测地面景物等静止目标，而逆合成孔径雷达(ISAR)系统则旨在解决运动目标、尤其是非合作运动目标的成像问题。非合作运动目标，如飞机、舰船等的运动往往具有强机动性和复杂周期性，目标的运动信息往往不可预知，这给ISAR成像造成了重大考验。

ISAR成像处理通常将待处理的含有同一目标回波的原始数据按照时间顺序切分为连续若干个包含相同回波脉冲数的回波数据段，我们将每一段数据成像处理后得到的目标ISAR图像定义为序列图像。序列图像在时间上是连续的，目标像在序列图像中的变化反映了观测时间内目标实际运动情况。然而，由于受到目标非合作性的影响，序列图像中必然包含不少低质量图像，如目标分辨率过低、目标重影严重等。对应这些低质量数据，一个合理的做法是若能预先得知，则可以不进行ISAR成像处理而直接丢弃以提高效率。由此，从大量回波数据中筛选优质回波数据也成为ISAR信号处理所面临的问题之一。

海面舰船是一类高军事价值目标。ISAR对舰船目标成像必须要利用舰船自身在海浪作用下的摇摆运动，尤其是在高海情条件下，适当地选取成像积累时间长度和成像中心时刻，可以得到利于目标识别的高质量ISAR图像。然而，由于舰船运动情况较为复杂，除了基于自带动力的运动之外还受海浪的外力驱动，总体上呈现出一种机动和简谐振动相结合的运动表现，导致舰船目标的运动变化往往具有周期往复的特征。由此，若对某一舰船目标的ISAR成像时间跨越了该目标的相邻两个运动周期，即成像时间内目标摇摆至最大振幅位置并改变了摇摆方向，则该段数据段ISAR成像结果中就会出现两个交叉重叠的舰船图像，简称“交叉像”。如图1所示，“交叉像”图像中两个舰船的主体呈X状交叉。这类图像对后续的目标检测和识别是十分不利的，实际应用价值很低。

从ISAR成像机理简要分析出现“交叉像”的原因如下：成像积累时间内，舰船目标的跨摇摆周期运动造成了ISAR天线相位中心和舰船之间的合成有效转动矢量方向突变，使得这段回波数据中船首散射点的多普勒频率出现了由正到负、船尾散射点的多普勒频率出现了由负到正的极端变化，并最终体现为船体图像的X状交叉重叠。因此，如何在大量ISAR回波数据中判别并排除交叉像是舰船ISAR成像处理的一个研究点。

文献(汪玲，朱兆达，朱岱寅等，“机载ISAR舰船侧视和俯视成像时间段选择”，电子与信息学报，2008，30(12)：2835-2839)中提出了舰船实测数据成像处理的中出现交叉像的不利情况，然而并没有提出具体的判别方法。除此之外极少有具体的文献研究对于舰船ISAR成像的交叉像判别问题。

因此，有必要提出一种能够在舰船目标识别中排除交叉像的干扰，从而进行有效目标识别的基于序列图像的舰船目标ISAR交叉像判别方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决预先判断ISAR舰船成像中的是否存在交叉像难题的有效方法，能够利用舰船目标在若干相邻序列图像中的形态信息变化准确地预测出交叉像的出现。

本发明的技术方案如下：一种基于序列图像的舰船目标ISAR交叉像判别方法，包括如下步骤：一、将雷达回波数据按时间顺序划分为N段，每个数据段对应的ISAR序列图像均存在出现ISAR交叉像的可能性，每个数据段再划分为两个子数据段并进行ISAR成像处理获得两幅子孔径图像，其中N为正整数；二、对N段数据依次估计出每一幅ISAR序列图像中舰船目标像的转角θ_i，i＝1,2,…,N；三、对获得的N个所述序列图像中舰船目标像转角θ_i，依次使用极端值判决准则判断是否出现了交叉像。

优选地，在步骤一中，从待处理的ISAR原始回波中，按时间顺序截取出足够产生N幅所述序列图像所需的回波数据，即N段回波数据对应于N幅ISAR序列图像，再将每个数据段平均分成两个子数据段，且分别进行ISAR成像，每个子数据段生成一幅子孔径图像，N段回波数据共获得2N幅子孔径图像。