[发明专利]基于高分辨ISAR成像的光滑进动锥体参数估计方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，更进一步涉及雷达成像技术领域中的基于高分辨逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Rader，ISAR）成像的光滑进动锥体参数估计方法。本发明通过对空中光滑进动锥体进行准确的运动补偿和高分辨ISAR成像，进而对锥体的几何参数和进动参数进行准确的估计。

背景技术

光滑锥体目标在空中高速飞行时，自旋运动保持了其姿态的稳定性，横向的干扰会使自旋运动转化为进动的形式，其中自旋是指锥体绕自身对称轴的旋转运动，进动是指锥体在自旋的同时绕锥旋轴的旋转。

相对于窄带信号，宽带信号在雷达目标成像和参数估计方面具有明显的优势。在宽带雷达成像领域，经运动补偿后的回波信号可以被压缩在不同的距离单元内，可以对目标进行高分辨成像。空中锥体目标的高分辨成像和参数估计对于弹道导弹目标识别具有重要意义。

清华大学申请的专利“基于空时分析的逆合成孔径雷达的目标转速估计方法”（专利申请号：201010209955.X，公开号：CN102121990A）中公开了一种逆合成孔径雷达的目标转速估计方法。该方法根据波数域空间构造的基函数所表示的回波数据，对目标散射中心进行空时分析，根据提取的散射中心空间位置和空间位置变化率信息，拟合目标转速。该方法存在的不足是，该方法只能估计目标的转速，不能对目标的几何参数和进动参数进行联合估计。

西安电子科技大学申请的专利“基于等效散射点的进动目标二维成像方法”（专利申请号：201210364585.6，公开号：CN102914772A）中公开了一种针对光滑进动锥体的窄带二维成像方法。该方法通过回波脉压处理和速度补偿，采用速度和锥旋频率循环迭代的方法，对不同参数下的锥体目标的时频谱进行积分重构，搜索得到参数的精确值，最后采用相干单距离多普勒干涉法获得目标的二维图像。该方法存在的不足是，循环迭代的方法使得计算量很大，而且该方法需要大量的先验信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于高分辨ISAR成像的光滑进动锥体参数估计方法。该方法弥补了空时分析方法中不能进行锥体几何参数和进动参数联合估计的不足，同时克服了窄带的相干单距离多普勒干涉法中计算量大和需要大量先验信息的不足，采用曲线拟合的方法估计并补偿回波的多普勒中心模糊次数，采用匹配搜索的方法精确估计锥体的锥旋频率和散射点的三维坐标，采用最小二乘拟合的方法联合估计锥体的几何参数和进动参数。

实现本发明的基本思路是：利用曲线拟合的方法估计并补偿回波的多普勒模糊次数，然后采用时域尺度变换校正回波的距离走动，再利用匹配滤波的方法对回波数据进行ISAR成像，准确估计出散射中心的三维坐标值，最后利用最小二乘拟合的方法对锥体尺寸、雷达视线、及进动角进行联合估计。

本发明包括如下步骤：

（1）获取频率-慢时间域回波：

逆合成孔径雷达ISAR发射线性调频信号，获取所发射线性调频信号的频率-慢时间域回波；

（2）估计多普勒中心模糊次数：

2a）频率-慢时间域回波通过一组匹配滤波器，对每一个滤波器输出的结果在频率维做一维逆傅里叶变换，获得一组距离脉压回波；

2b）沿距离脉压回波的慢时间方向，对所获得的一组距离脉压回波的方位样本求重心，获得一组距离脉压回波重心；

2c）对所获得的一组距离脉压回波重心分别做radon变换，得到一组积分矩阵；

2d）对所得到的一组积分矩阵取最大值；

2e）选择最大值对应的最大值匹配滤波器；

2f）选择最大值匹配滤波器对应的频率-慢时间域回波的多普勒中心模糊次数；

（3）补偿多普勒中心模糊次数：

用最大值匹配滤波器乘以频率-慢时间域回波，补偿多普勒中心模糊次数，得到去模糊回波；

（4）校正去模糊回波的距离走动：

利用时域尺度变换方法，对去模糊回波的距离走动进行校正，得到去走动回波；

（5）估计锥体的锥旋频率：

5a）设计一组与锥旋频率和散射点位置相关的匹配滤波器，将去走动回波通过这组匹配滤波器进行滤波，得到一组频域-等效时间回波；

5b）对频域-等效时间回波做二维傅里叶变换，得到一组距离方位回波；

5c）从距离方位回波中取出距离方位回波的最大值；

5d）选择距离方位回波的最大值对应的锥旋频率；

（6）估计散射点的三维坐标值：

6a）选择锥旋频率对应的一组子距离方位回波；