[发明专利]基于最优回波子区域选择的大转角ISAR成像方法

说明书

本发明涉及逆合成孔径雷达成像信号处理技术，尤其涉及一种基于最优回波子区域选择的大转角ISAR成像方法，包括以下步骤：S1：确定成像转角与成像脉冲序号；S2：距离向傅里叶变换；S3：平动补偿；S4：最优回波子区域选择；S5：基于ICPF的转动参数估计；S6：基于PFA的ISAR成像。本发明采用最优子区域选取的方法降低MTRRC效应，进而通过积分三次相位函数在无MTRRC的情况下进行转角估计得到精确度高的转角估计值，解决了大转角情况下MTRRC引起目标转角估计得精度下降，不能直接从回波中估计转角信息的问题，最后利用估计的转角，对回波数据进行插值处理，通过PFA实现目标的高聚焦ISAR成像。本发明对促进宽带雷达目标识别向实用化、精细化方向发展起到重要作用。

技术领域

本发明涉及逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像信号处理技术，尤其涉及一种基于最优回波子区域选择的大转角ISAR成像方法。

背景技术

ISAR具有对非合作目标的二维高分辨成像的能力，被广泛应用于各种军事和民用背景下。距离向的高分辨可通过发射大带宽信号获得，而在方位向，高分辨是利用目标相对雷达视线的旋转产生的相位调制来获得。其距离分辨率ρ_r满足ρ_r＝c/(2B)，其中c是光速，B是信号的带宽，方位分辨率ρ_a满足ρ_a＝λ/(2Θ)，其中λ表示信号的波长，Θ表示目标的转角。在标准的平动补偿后，目标可视为转台目标。特别是对于观测时间内的小转角目标，散射点不发生越距离单元走动(Migration through range resolution cell,MTRRC)，距离多普勒成像算法可以提供较好的成像结果。

在宽带雷达成像中，通过发射大时宽-带宽信号获取高的距离分辨率。为了使图像在同一尺度下显示，有必要通过增大观测时间内目标的转角提高方位向的分辨率。方位分辨率越高，需要的目标转角越大。但是，当距离分辨率太高或者方位相干积累时间太长，不可避免地会引起散射点的MTRRC和多普勒信息时变，在此情况下如果仍然使用距离多普勒成像算法会使得图像在距离向和方位向都出现散焦。这成为提高雷达更高分辨成像的瓶颈。

为补偿散射点的MTRRC效应，大量方法被提出，例如Keystone算法(Xing,M.,Wu,R.,Lan,J.,Bao,Z.:“Migration through resolution cell compensation in ISARimaging”,IEEE Trans.Geosci.Remote Sens.Lett.,2004,1,(2),pp.141–144)和极坐标格式算法(PFA)(W.G.Carrara and R.S.Goodman,Spotlight Synthetic Aperture RadarSignal Processing Algorithms.Boston,MA:Artech House,1995,pp.157–189)。对于固定转速的小转角目标引起的越距离单元走动，Keystone算法是十分有效的。该算法通过波数域的时间尺度变换校正越距离单元走动的线性项，但是由于多普勒时变并未补偿，越距离单元走动校正完后图像仍然模糊。对于方位向上的相位项空变误差必须做转动补偿。PFA先将波数域上的极坐标扇形区域插值到笛卡尔坐标上的矩形区域，然后通过快速傅立叶变换获取ISAR图像。由于对距离和多普勒弯曲都做了处理，PFA的允许的最大转角远大于Keystone算法，但是PFA需要精确估计目标的转角，从而实现插值处理。然而，对于ISAR成像中的非合作目标，转角信息往往很难预先知道，需要从回波数据中估计得到。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于最优回波子区域选择的大转角ISAR成像方法，针对大转角情况下MTRRC将引起转角估计的精度下降，不能直接从回波中估计转角信息，采用最优子区域选择消除MTRRC效应，进而通过积分三次相位函数进行转角估计，并利用估计的转角通过PFA实现目标的高聚焦成像。