[发明专利]一种高效的宽带单脉冲雷达三维成像方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及图像数据处理技术，尤其涉及一种高效的宽带单脉冲雷达三维成像方法。

背景技术

通过合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）或逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）获得目标的高分辨率雷达图像是目标识别的有效手段。海面舰船目标通常情况下处于航行状态，并且受海浪驱动，存在六自由度运动，即横摇、纵摇、偏航、横荡、纵荡和升沉，因此，海面舰船目标具有复杂的运动性特点。利用SAR或ISAR获得的运动舰船目标图像，往往难以反映目标散射的真实形态。在一些距离较近的雷达探测、成像与识别应用中，利用宽带单脉冲雷达的一维距离高分辨和两维测角能力对目标进行三维成像，提取目标的三维散射结构信息，以对目标进行分类和关键部位识别，就成为一种必然的技术选择。

现有单脉冲三维成像技术中，通常情况下使用的是基于ISAR的三维成像方法，首先利用脉冲压缩技术，对宽带单脉冲雷达在相干积累时间内获取的回波信号的和通道信号、方位差信号和俯仰差信号进行处理，其中，处理后的和通道信号对应目标的高分辨一维距离像时间序列，然后根据距离对准算法对和通道信号与差通道信号进行距离粗对准，再利用相位补偿方法对和、差通道信号进行相位的精细补偿，并对距离对准和相位补偿后的和、差通道信号分别进行方位向逆傅里叶变换，再经过目标散射中心提取、相位检波等步骤获得目标强散射中心的距离、方位角和俯仰角，以构建出目标的三维像。其中，要得到舰船目标的清晰的ISAR图像，必须进行准确的距离对准和精细的运动补偿。

因此，现有技术对存在复杂运动的海面舰船目标的成像处理过程复杂，效率低。

发明内容

本发明实施例提供一种宽带单脉冲雷达三维成像方法，用以提高单脉冲雷达三维成像处理的效率。

本发明实施例提供一种宽带单脉冲雷达三维成像方法，包括：

从宽带单脉冲雷达接收到的和通道回波信号与差通道回波信号中，分别选取目标在多帧不同采样时刻的脉冲信号；

分别对每帧脉冲信号进行脉冲压缩处理，以获得目标不同采样时刻的一维高分辨率距离像；

分别对每帧一维高分辨率距离像进行目标的单脉冲三维成像，获得目标在不同采样时刻的雷达坐标系下的三维像；

将目标在各帧对应的雷达坐标系下的三维像，转换到统一的参考坐标系下；

对目标各帧的三维像进行组合，形成目标最终三维像。

本发明实施例提供的技术方案，通过利用多帧不同采样时刻的一维高分辨率距离像分别构建目标在雷达坐标系下的三维成像，并将目标在各帧对应的雷达坐标系下的三维像转换到统一的参考坐标系下，再对目标各帧的三维像进行组合，实现目标的三维成像，从而避免了大量复杂的信号处理运算，提高了单脉冲雷达三维成像处理的效率。

附图说明

图1为本发明宽带单脉冲雷达三维成像方法实施例一的流程图；

图2为本发明实施例的静止雷达平台成像几何图；

图3为本发明实施例的运动雷达平台成像几何图；

图4为舰船目标散射点模型图；

图5为本发明宽带单脉冲雷达三维成像方法实施例二的流程图；

图6~图11为图5中的舰船目标散射点模型的单脉冲雷达三维成像图。

具体实施方式

图1为本发明宽带单脉冲雷达三维成像方法实施例一的流程图。该方法适用于对宽带单脉冲雷达接收到的信号进行处理，以形成目标在单脉冲雷达下的三维图像，特别适用于对动态目标的成像，例如海上舰船等。为描述清楚，本文将以舰船作为目标为例，对执行过程进行说明。该方法可以由具备数据处理能力的服务器或控制器来执行，如图1所示，本实施例的方法可以包括：

S101、从宽带单脉冲雷达接收到的和通道回波信号与差通道回波信号中，分别选取目标在多帧不同采样时刻的脉冲信号；

其中，差通道回波信号包括方位差通道回波信号和俯仰差通道回波信号。具体的，雷达观测平台与舰船目标通常存在相对运动，使得舰船目标相对于雷达波束视线的状态随时间发生变化，因此，通过选取目标在多帧不同采样时刻的脉冲信号进行处理，以反应出目标散射特征随时间发生的变化，进而实现目标散射中心在时间上的分辨。

S102、分别对每帧脉冲信号进行脉冲压缩处理，以获得目标不同采样时刻的一维高分辨率距离像；