[发明专利]一种多站雷达ISAR图像配准方法

说明书

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种多站雷达的ISAR图像配准方法。对多站雷达ISAR像进行配准时，选取其中回波信噪比最大的雷达作为雷达A，并将其经过平动分量补偿后得到的一维像序列作为联合平动分量补偿中的参考模板，其他雷达分别作为雷达B进行配准操作，即可完成多幅ISAR像之间的配准。本发明中的配准方法，是基于单个回波的，即对雷达B的每个回波分别进行配准。这种配准方式使得不同回波之间的配准过程不会相互干扰，保证了算法良好的抗噪性能。本发明中的配准方法是在信号域进行，因而ISAR成像之前就已经完成了配准过程。采用上述的配准操作，能够稳健高效地消除或者抑制多种失配因素，包括平动分量差异、雷达系统之间的时频不同步等。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种多站雷达的逆合成孔径(ISAR,Inversesynthetic aperture radar)图像配准方法，该方法能够应用于干涉ISAR三维成像中。

背景技术

ISAR成像技术是雷达对非合作目标跟踪、观测的重要手段。目前，ISAR成像技术已广泛应用于宽带雷达系统，能够获取空间卫星、空中飞机、海面舰船等目标的电磁散射系数二维分布图像。在二维ISAR成像的基础上，学者们提出了基于多站雷达的干涉ISAR三维成像方法。该方法需要位置不同的两部或者多部雷达同时接收目标反射电磁波并进行ISAR成像，利用同一散射中心在不同雷达ISAR像中的相位之差，即干涉相位，解算得到散射中心的空间坐标。结合ISAR像的二维分辨能力和干涉相位中包含的散射点坐标信息，理论上干涉ISAR成像能够获得目标散射中心的三维分布。干涉ISAR成像在目标侦察、三维结构重构、空间姿态估计等方面有着很大潜力，是宽带成像雷达发展的重要方向之一。

ISAR图像配准是干涉ISAR三维成像中的关键步骤，其目标是确保同一散射点在不同雷达ISAR图像中所处的位置精确相同。配准结果影响散射中心提取、关联、相位干涉，从而最终影响散射中心的坐标解算结果，因此该过程需要尽可能精确地完成。实现ISAR图像配准主要有两个思路：基于图像域的配准方法和基于信号域的配准方法。参考文献一(BiaoTian,et al.“A Novel image registration method for InISAR imaging system”.SPIESecurityDefense2014,Amsterdam,Netherlands.)中给出了基于图像域的ISAR图像配准方法：文中利用两幅ISAR图像之间的相关系数评价配准程度，根据最大相关系数搜索得到最佳的失配量并对其补偿，进而实现配准。该方法计算量较大，且抗噪性较差。参考文献二(Zhang Q,Yeo T S,Du G,et al:“Estimation of Three-Dimensional MotionParameters in Interferometric ISAR Imaging”,IEEE Transactions on Geoscienceand Remote Sensing,2004,42,(2),pp.292–300.)中研究了一种基于信号域的配准方法，该方法利用额外的天线对，估计目标相对不同雷达天线的平动分量差异，然后补偿这一差异，进而实现配准。该方法既需要额外的天线对配置，又要求极高的系统同步精度，工程上实现难度大。参考文献三(Wenzhen Wu,Pengjiang Hu,Shiyou Xu et al.“ImageRegistration for InISAR Based on Joint Translational Motion Compensation”,IETRadar,SonarNavigation,2017,11(10),pp.1597-1603.)中公开了一种基于联合平动分量补偿的ISAR图像配准方法，是另一种信号域配准方法。该方法对来自两部雷达的信号进行相干处理，在平动分量补偿的过程中实现配准，具有良好的配准精度和抗噪性能。然而其配准过程包含多次迭代，计算效率不高，不便于处理实际雷达系统中的大批量数据。为适应干涉ISAR成像技术的发展，亟需一种精度高、抗噪性能好、计算量小的ISAR图像配准方法。

发明内容