[发明专利]基于楔石变换和积分二次函数的运动目标聚焦方法

权利要求书

1.基于楔石变换和积分二次函数的运动目标聚焦方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)发射并接收信号：利用机载合成孔径雷达发射线性调频信号，并接收相应的雷达回波信号；

(2)在距离向进行脉冲压缩与快速傅里叶变换：读取雷达回波信号并对该信号进行距离向脉冲压缩和距离向快速傅里叶变换，得到距离频域和方位慢时间域的雷达回波信号s₁(f,t_m)，其中：f表示距离频率变量，t_m表示方位慢时间变量，m表示方位脉冲序号；

(3)在距离频域中进行方位慢时间反转变换：对脉冲压缩和傅里叶变换后得到的距离频域和方位慢时间域的雷达回波信号s₁(f,t_m)在距离频域和方位慢时间域进行方位慢时间反转变换，得到距离徙动和多普勒弯曲补偿之后的雷达回波信号s₂(f,t_m)；

(4)方位慢时间二阶楔石变换：对方位慢时间反转变换后得到距离徙动和多普勒弯曲补偿之后的雷达回波信号s₂(f,t_m)进行二阶楔石变换，得到二阶楔石变换后的雷达回波信号；

(5)距离向逆快速傅里叶变换：对二阶楔石变换后得到的雷达回波信号进行距离频域逆快速傅里叶变换，把回波信号变换到距离快时间域和方位慢时间域，得到距离快时间域和方位慢时间域的雷达回波信号；

(6)方位向二次项估计与补偿：对单个距离单元的距离快时间域和方位慢时间域的雷达回波信号进行积分二次函数处理，估计运动目标信号二次项系数，构造补偿函数聚焦运动目标，获得单个距离单元运动目标聚焦成像的结果；

(7)反复执行步骤(6)，遍历所有距离单元，完成全部运动目标的聚焦成像。

2.根据权利要求1所述的基于楔石变换和积分二次函数的运动目标聚焦方法，其中步骤(3)中在距离频域中进行方位慢时间反转变换，具体包括有如下步骤：

3a)对距离频域和方位慢时间域的雷达回波信号s₁(f,t_m)进行方位慢时间反转得到距离频域和方位慢时间反转之后的雷达回波信号其具体计算表达式为：

其中：表示时间序列反转操作，f表示距离频率变量，t_m表示方位慢时间变量，m表示方位脉冲序号，rect(·)表示矩形窗函数，B表示发射信号带宽，w_a(t_m)表示方位慢时间窗函数，c表示光速，f_c表示发射信号载频，R₀表示最近斜距，a₁表示距离模型一阶项系数，a₂表示距离模型二阶项系数，(·)²表示平方运算，a₃表示距离模型三阶项系数，(·)³表示三次方运算；

3b)将方位慢时间反转后的信号与距离频域和方位慢时间域的雷达回波信号s₁(f,t_m)相乘得到距离徙动和多普勒弯曲补偿之后的信号s₂(f,t_m)，其具体计算表达式为：

3.根据权利要求1所述的基于楔石变换和积分二次函数的运动目标聚焦方法，其中步骤(6)方位向二次项估计与补偿，具体包括有如下步骤：

6a)提取运动目标回波信号：提取第n个距离单元内距离快时间和方位慢时间运动目标回波信号s_2KT(R_0n,η_m)：

其中：R_0n表示第n个距离单元，η_m表示楔石变换后的方位慢时间变量，a_2n表示第n个距离单元内的运动目标距离模型的二阶项系数，n＝1,2,…,N表示距离单元序号，N表示距离单元总个数，λ表示发射信号的波长；

6b)计算积分二次函数值：根据先验知识设置目标距离模型二阶系数的搜索范围u＝(-k,-k+Δk,…,k-Δk,k)，分别计算第n个回波信号不同u值的积分二次函数值IQPF(u)：

其中：-k表示二阶系数搜索的下限，k表示二阶系数搜索的上限，Δk表示二阶系数搜索的步长，τ表示时延变量；

6c)搜索积分二次函数最大值对应的u域值u_max：通过峰值检测，搜索出积分二次函数最大值IQPF_max对应的u域值u_max，具体计算表达式为：

其中：表示在u域中进行峰值搜索运算；

6d)估计二阶项系数：通过u_max的值估计距离模型二阶项系数其具体计算表达式为：

其中：λ表示发射信号的波长；

6e)构造补偿函数聚焦成像：构造二阶项系数补偿函数补偿多普勒徙动，并进行方位慢时间快速傅里叶变换得到补偿二阶项后的运动目标回波信号s_3KT(R_0n,f_m)完成该距离单元运动目标聚焦，其具体计算表达式为：

其中：f_m表示方位多普勒变量，表示对η_m进行快速傅里叶变换操作，δ(·)表示冲激函数，λ表示发射信号的波长。