[发明专利]基于STFT和FRFT的运动目标雷达三维成像方法

摘要

本发明公开了一种基于STFT和FRFT的运动目标雷达三维成像方法，主要解决现有技术三维成像精度低的问题。其实现方案是：1)模拟ISAR回波信号，对原始回波信号进行短时傅里叶变换；2)通过在时频平面检测到的直线，得到频率和调频率的粗估计值；3)根据粗估计值选择精估计的分析范围，对原始回波信号在精估计区间进行精细化分数阶傅里叶变换，得到信号频率和调频率精估计；4)采用CLEAN技术，估计所有信号的频率及调频率精估计值；5)利用高阶相位参数估计得到的频率和调频率进行目标的三维坐标的重构，得到运动目标的三维成像。本发明在有效地降低运算复杂度的同时，提高了参数估计的精度，可用于对运动目标识别。

主权项

1.一种基于STFT和FRFT的运动目标雷达三维成像方法，其特征在于，包括如下：(1)模拟ISAR回波信号，得到原始回波信号s(t)；(2)选择窗函数w(t)，对原始回波信号s(t)进行短时傅里叶变换，得到短时傅里叶变换函数STFT(t,f)；(3)在时频平面对短时傅里叶变换函数STFT(t,f)进行直线检测，通过在时频平面检测到的直线，对回波信号进行粗估计，得到频率和调频率的粗估计值f₁和k₁；(4)根据频率和调频率的粗估计值选择频率和调频率精估计区间；(5)基于分数阶傅里叶变换进行参数的精估计：(5a)在精估计区间对原始回波信号进行精细化分数阶傅里叶变换FRFT，得到分数阶傅里叶变换函数X(u,p)，u为分数阶傅里叶域的坐标，p为变换阶次；(5b)根据X(u,p)寻找最佳变换阶次p₀和分数阶傅里叶域的坐标u₀，在能量高度聚集的分数阶域进行二维搜索得到峰值的位置[u₀,p₀]；(5c)根据峰值位置对频率和调频率精估计，得到回波信号频率精估计值f₂和调频率的精估计值k₂；(6)采用CLEAN技术，将多线性调频信号逐个分离，用精估计出来的调频率对多线性调频信号进行解调，得到信号在频域出现的高度集中峰值，将该峰值的所在位置用窄带滤波器滤除，得到所有信号的频率f₂及调频率k₂；(7)运动目标的三维成像：(7a)设置雷达与目标的姿态，建立目标初始坐标系；(7b)在初始坐标系下重构目标的坐标系，利用所有信号的频率f₂和调频率k₂在重构坐标系中得到目标的三维坐标(x,y,z)，完成运动目标的三维成像。