[发明专利]最大对比度的空变相位自聚焦ISAR成像方法

说明书

本发明公开了一种最大对比度的空变相位自聚焦ISAR成像方法，其主要思路为：获取ISAR回波数据，对ISAR回波数据的方位向对应回波数据和距离向对应回波数据分别进行划分，得到M个方位单元和N个距离单元；确定慢时间总个数，进而得到ISAR回波数据的最终聚焦图像；计算ISAR回波数据的最终聚焦图像对比度，并将ISAR回波数据的最终聚焦图像对比度作为代价函数，分别计算第n个距离单元的距离空变二次相位误差系数估计值、第m个方位单元的方位空变二次相位误差系数估计值和第k个常数项二次相位误差系数估计值，计算第m个方位单元、第n个距离单元处的聚焦图像；进而得到最大对比度的空变相位自聚焦ISAR成像。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种最大对比度的空变相位自聚焦ISAR成像方法，适用于对距离-方位空变相位误差进行自适应补偿。

背景技术

逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术是利用雷达发射大带宽信号获得距离高分辨，通过目标相对雷达视线的姿态变化形成的合成孔径获得方位高分辨；同时ISAR成像处理中通常假设较短时间内目标转角较小且转速均匀，则通过方位维的多普勒分析即可实现距离-多普勒成像。但是，距离-多普勒成像处理没有考虑目标转动引入的高次相位调制，通常仅对平稳运动目标的小角度成像处理有效，也就是说传统的相位误差补偿方法由于建立的信号模型较简单，忽略了距离和方位空变对聚焦性能的影响；而对于非平稳运动目标且成像角度较大时，距离和方位空变相位误差将使图像产生散焦，从而得不到理想的成像结果。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提出了一种最大对比度的空变相位自聚焦ISAR成像方法，该种最大对比度的空变相位自聚焦ISAR成像方法首先建立距离-方位空变的相位误差模型，然后建立以图像对比度最大为准则的代价函数，采用梯度下降法对该代价函数进行优化，优化过程中使用Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS)算法确定搜索步长，进而估计出相位误差模型中的未知参数，进行空变相位误差补偿；为了能够提高估计精度，采用循环迭代处理的思想进行多次迭代处理后，使得图像的对比度趋于常数，进而使得本发明方法具有较稳定的收敛性。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种最大对比度的空变相位自聚焦ISAR成像方法，包括以下步骤：

步骤1，获取ISAR回波数据，所述ISAR回波数据为方位向-距离向二维矩阵，对ISAR回波数据的方位向对应回波数据进行划分，得到M个方位单元；对ISAR回波数据的距离向对应回波数据进行划分，得到N个距离单元；确定慢时间总个数为M'，进而得到ISAR回波数据的相位误差模型；M、M'、N分别为大于0的偶数；

步骤2，根据ISAR回波数据的相位误差模型，得到ISAR回波数据的最终聚焦图像；

步骤3，计算ISAR回波数据的最终聚焦图像对比度，并将ISAR回波数据的最终聚焦图像对比度作为代价函数，通过使得代价函数最大化获得最优的参数集，将所述最优的参数集记为表示第n个距离单元的距离空变二次相位误差系数估计值，表示第m个方位单元的方位空变二次相位误差系数估计值，表示第k个常数项二次相位误差系数估计值，

n∈[-N/2 (-N/2)+1…N/2-1]^T，m∈[-M/2 (-M/2)+1…M/2-1]^T，k∈[-M'/2 (-M'/2)+1…M'/2-1]^T，上标T表示转置操作，M表示方位单元总个数，N表示距离单元总个数，M'表示慢时间总个数，M、M'、N分别为偶数；

步骤4，根据所述代价函数，分别计算得到ISAR回波数据的最终聚焦图像对比度将第n个距离单元的距离空变二次相位误差系数作为未知量的梯度、ISAR回波数据的最终聚焦图像对比度将第m个方位单元的方位空变二次相位误差系数作为未知量的梯度和ISAR回波数据的最终聚焦图像对比度将第k个常数项二次相位误差系数作为未知量的梯度；