[发明专利]基于时域反投影与粒子群优化的ISAR成像方法

说明书

本发明公开了一种基于时域反投影与粒子群优化的ISAR成像方法。其包括对ISAR二维回波数据进行距离向脉冲压缩，在成像场景中根据二维正态分布选取成像场景点，将成像场景点的成像结果的熵作为目标函数，采用粒子群算法迭代求解目标的平动与转动多项式系数，对目标进行时域反投影成像得到整个场景的目标图像。本发明可以在传统算法无法工作的情况下得到高质量的目标图像，实用性强。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于时域反投影与粒子群优化的ISAR成像方法。

背景技术

逆合成孔径雷达(ISAR)是不同于传统雷达的一种高分辨成像雷达，能够全天候、全天时、远距离获得非合作运动目标(如飞机、舰船和导弹等)的精细图像，具有重要的军用和民用价值。

对于平稳飞行的飞机目标，在ISAR成像的各个环节，都有一系列成熟有效的算法，在包络对齐方面，有基于频域的快速相关法、基于范数距离最近的滑动对齐法、复包络相关法、最小熵方法(王根原，保铮.逆合成孔径雷达运动补偿中包络对齐的新方法.电子学报，第26卷，第6期，1998年，5-8)、全局相关法(王琨，罗琳.ISAR成像中包络对齐的幅度相关全局最优法.电子科学学刊，Vol.20，No.3，1998，369-373)和超分辨方法(王琨，罗琳，保铮.应用超分辨技术提高逆合成孔径雷达成像包络对齐精度.西安电子科技大学学报，Vol.24，增刊，1997)。在自聚焦方面，有单特显点法、多特显点综合法(B.D.Steinberg.Microwaveimaging of aircraft.Proc.IEEE,Vol.76,No.12,1988,1578-1592)、散射重心方法(保铮,邓文彪,杨军.ISAR成像处理中的一种运动补偿方法.电子学报,Vol.20,No.6,1992,1)、多普勒中心跟踪法等。在成像方面，主要用横向傅里叶变换，对转角较小且不满足横向分辨要求时，用Burg外推、RELAX等超分辨方法。还有基于Radon-Wigner变换的瞬时-多普勒成像方法，基于自适应Chirplet分解的ISAR成像算法(成萍,姜义成,许荣庆.基于自适应chirplet变换的ISAR瞬时成像的快速算法[J].电子与信息学报,2005,27(12):1867-1871.)，以及解调频RELAX方法(张龙,李亚超,苏军海,等.一种统计RELAX方法的ISAR成像研究[J].西安电子科技大学学报(自然科学版),2010,37(6):1065-1070.)。

以上所列出的方法大都是应用于目标不是很大，合成孔径时间内散射点不发生大的距离走动的情况下。但是，当目标尺寸较大，或者运动较为激烈，有较大转动分量，在合成孔径时间内散射点跨距离单元走动较为严重时，大部分频域算法都将无法很好的工作。一些时频分析算法通过将合成孔径时间分割为较短的子合成孔径时间分别成像再进行融合的方法来处理这种情况(伍捷.时频方法在高分辨率ISAR运动补偿和成像中的应用[D].中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心),2006.)，但是也会存在算法复杂、成像效果不佳等问题。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有的ISAR成像方法无法在目标尺寸较大、或者运动较为激烈、转角较大、散射点跨距离单元走动较为严重等情况下工作的问题，本发明提出了一种基于时域反投影与粒子群优化的ISAR成像方法。

本发明的技术方案是：一种基于时域反投影与粒子群优化的ISAR成像方法，包括以下步骤：

A、对获取的ISAR二维回波数据进行距离向脉冲压缩，得到经距离向脉冲压缩后的回波信号；

B、根据步骤A中经距离向脉冲压缩后的回波信号估计目标的距离向尺寸，并在成像场景中根据二维正态分布选取成像场景点；

C、将步骤B中成像场景点的成像结果的熵作为目标函数，采用粒子群算法进行迭代求解，得到转台模型下目标的平动与转动多项式系数；