[发明专利]一种复杂机动目标快速成像方法

说明书

本发明公开了一种复杂机动目标快速成像方法，包括以下步骤，使用局部多项式变换对回波二次调频率和瞬时频率进行估计，而后再使用快速调频傅里叶变换估计回波信号的调频率和幅度，通过估计得到的参数重构回波信号并进行慢时间维傅里叶变换，以实现对机动目标的ISAR成像。本本发明的技术方案相比于其他机动目标成像方法，本方法所需的运算量显著减少，参数估计精确度高，能够更快更准确的对复杂机动目标进行ISAR成像，能够对目标回波的瞬时频率与二次调频率，调频率与幅度分别实现同时估计，具有较高的参数估计精度。且该方法能够有效对复杂机动目标进行高分辨ISAR成像，并在运算量方面显著低于传统算法。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种复杂机动目标快速成像方法，具体地说，涉及一种利用局部多项式变换和快速调频傅里叶变换进行参数估计，并对复杂机动目标进行ISAR成像的方法。

背景技术

在逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像中，目标的非合作性一直是影响成像质量的重要因素。因此如何对机动目标进行高质量的成像，对于ISAR成像具有重要的意义。当目标机动情况较为复杂时，需要将回波信号在慢时间域建模为多分量的立方相位信号(cubic phase signal,CPS)。针对此类模型的一种普遍思路是，对回波信号的参数进行估计，并重构信号实现成像。因此参数估计的准确性和估计算法的效率将决定复杂机动目标成像的质量。

目前，国内外许多学者提出了各种基于参数估计的复杂机动目标成像方法。Wangyong在《Inverse synthetic aperture radar imaging of manoeuvring target basedon range-instantaneous-doppler and range-instantaneous-chirp-rate algorithms》(IET Radar Sonar and Navigation；2013,6(9):921–928.)中提出采用高阶模糊函数对CPS信号进行降阶处理，然后利用积分型立方相位函数估计信号参数，进而实现对机动目标的成像。

Zheng Jibin在《ISAR Imaging of Targets With Complex Motion Based onthe Chirp Rate–Quadratic Chirp Rate Distribution》(IEEE Transactions onGeoscience and Remote Sensing；2014.52:7276–7289.)中提出计算CPS信号的调频率-二次调频率分布，以实现对回波调频率和二次调频率的同时估计，并进行ISAR成像。

Lv Qian在《An ISAR Imaging Algorithm for Nonuniformly Rotating TargetsWith Low SNR Based on Modified Bilinear Parameter Estimation of Cubic PhaseSignal》(IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems；2018,54:3108-3124.)中提出一种利用积分型参数化立方相位函数进行参数估计并成像的方法。

目前对复杂机动目标进行成像的方法主要存在两个问题。一是对每个参数依次估计容易造成误差传递，降低参数估计精度。二是大多数方法所需的运算量太大，导致成像效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提出了一种复杂机动目标快速成像方法，使用局部多项式变换对回波二次调频率和瞬时频率进行估计，而后再使用快速调频傅里叶变换估计回波信号的调频率和幅度，通过估计得到的参数重构回波信号并进行慢时间维傅里叶变换，以实现对机动目标的ISAR成像。本发明所需的运算量显著减少，参数估计精确度高，能够更快更准确的对复杂机动目标进行ISAR成像。

其技术方案如下：