[发明专利]一种高速目标成像方法、系统、计算机设备、处理终端

说明书

本发明属于雷达成像技术领域，公开了一种高速目标成像方法、系统、计算机设备、处理终端，所述高速目标成像方法包括：建立雷达坐标系O‑xyz以及目标相对坐标系O'‑x'y'z'；雷达接收回波信号，并基于参考信号对回波信号进行解线频调处理，获得解线频调处理后信号S_dc(t_s，l)；简化方位角表达式，将回波信号中的ts相位项合并，得到预处理后的回波信号S(t_s，l)；利用分段自相关方法以及分数阶傅里叶变化实现S(t_s，l)信号的调频率估计；运用最大似然估计以及最小熵值估计法实现一阶项参数估计；对回波信号分别进行距离像压缩、方位像压缩以及脉内运动补偿，即得补偿后目标的二维涡旋成像。本发明提供的高速目标成像方法，有效提升了成像的精确度与质量。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，尤其涉及一种高速目标成像方法、系统、计算机设备、处理终端。

背景技术

目前，涡旋电磁波指的是进行了轨道角动量(orbital angularmomentum,OAM)调制的微波。因为OAM对相位的调制，涡旋电磁波的波前在空间分布中呈螺旋阶梯状，其照射目标物体时表面会呈现出不同的反射特性，相当于对目标进行了波束分集照射；并且由于不同涡旋模态l之间相互正交，这为信息调制提供了除振幅、相位、频率、空间以外的调制自由度。因此，涡旋电磁波的传输和信息采集能力在雷达成像领域得到了广泛的关注，并且一系列基于涡旋电磁波的成像算法被提出。

文献“Wang J,Liu K,Cheng Y,et al.Three-dimensional target imagingbased on vortex stripmap SAR[J].IEEE Sensors Journal,2018,19(4):1338-1345”提出了一种基于涡旋电磁波和条带合成孔径雷达的三维成像方法。

文献“Jiang Y,Liu K,Wang H,et al.Orbital-angular-momentum-based ISARimaging at terahertz frequencies[J].IEEE Sensors Journal,2018,18(22):9230-9235”提出了一种基于涡旋电磁波的逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic ApertureRadar,ISAR)算法，可以实现在太赫兹频率下的高分辨目标三维成像。

专利“基于电磁涡旋波的合成孔径雷达三维成像方法”(CN 110412571 A)提出的涡旋合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像方法考虑了目标非匀速运动时的成像处理流程。

文献“Bu X X,Zhang Z,Chen L Y,et al.Synthetic aperture radarinterferometry based onvortex electromagnetic waves[J].IEEE Access,2019,7:82693-82700”提出了一种基于涡旋电磁波的合成孔径雷达干涉测量技术，可以在不存在基线的情况下准确地获得三维目标信息。

目前的大部分涡旋成像技术基于的都是“停—走”假设模型，高超声速导弹武器(Hypersonic cruise missile,HCM)以及高超声速滑翔飞行器(Hypersonic glidevehicle,HGV)的速度通常在5马赫与10马赫之间，由于其兼具强机动性以及高运动速度等突出优势，因此不止中美俄在追求高超声速武器技术，印度以及澳大利亚等国家也在大力发展高超声速技术，可以看出一场涉及高超声速的新军备竞赛已经在进行之中。然而，传统的“停—走”模型只适用于低慢速目标，将其运用于高速目标成像时除了出现失配滤波以及脉内多普勒项引起的多普勒耦合时移，即导致目标一维距离像展宽以及位移，还将使与涡旋模态l耦合的目标方位角像产生模糊的现象，从而严重降低成像质量。因此，设计一种适用于高速目标的涡旋电磁波成像算法是有必要的。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：