[发明专利]一种超低信噪比中高轨卫星目标ISAR成像方法

权利要求书

1.一种超低信噪比中高轨卫星目标ISAR成像方法，其特征在于该方法的步骤包括：

第一步，计算地面雷达到卫星目标的斜距变化历程；

第二步，对地面雷达接收到的目标卫星的脉冲回波数据进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波数据S₁(t'_m,f_r)，t'_m为第m个脉冲照射到目标卫星的时刻，f_r为距离频率；

第三步，根据第一步得到的斜距变化历程对第二步得到的脉冲压缩后的回波数据S₁(t'_m,f_r)中目标卫星的包络弯曲走动进行校正，实现包络粗对齐，得到包络粗对齐后的脉冲回波数据S₂(t'_m,f_r)；

第四步，利用电离层测量仪测量脉冲回波录取时的电离层数据TEC(t'_m)，并根据电离层数据TEC(t'_m)对第三步得到的包络粗对齐后脉冲回波数据S₂(t'_m,f_r)进行电离层延迟相位校正，得到电离层补偿后的脉冲回波数据S₃(t'_m,f_r)；

第五步，对第四步得到的电离层补偿后的脉冲回波数据S₃(t'_m,f_r)中的残余包络对齐误差进行线性建模，根据信噪比最大准则确定和校正S₃(t'_m,f_r)中的残余包络对齐误差，得到包络精对齐的脉冲回波数据s(t'_m,τ)，τ为距离时间；

第六步，对第五步得到的包络精对齐的脉冲回波数据s(t'_m,τ)进行目标卫星的平动相位补偿，得到平动相位补偿的脉冲回波数据s₁(t'_m,τ)；

第七步，对第六步得到的平动相位补偿的脉冲回波数据s₁(t'_m,τ)进行二次平动相位误差估计补偿和快速傅里叶变换，得到最终的ISAR图像I_fnl；

所述的第五步中，利用线性模型校正残余包络对齐误差的方法是：

将残余包络对齐误差建模为Δr(t'_m)＝K_e·(t'_m-t₀)，其中K_e为残余误差随时间变化的斜率，单位是采样单元/秒，t₀为参考方位时间，取为第1个脉冲照射到卫星的时刻t'₁；构造残余包络对齐误差补偿函数H₄(t'_m,f_r)＝exp(j4πf_rΔr(t'_m)/c)，将S₃(t'_m,f_r)与H₄(t'_m,f_r)相乘补偿残余包络对齐误差，S₄(t'_m,f_r)＝S₃(t'_m,f_r)·H₄(t'_m,f_r)；对频域回波S₄(t'_m,f_r)进行快速逆傅立叶变换得到脉冲压缩、电离层补偿和包络对齐后回波数据s(t'_m,τ)，即s(t'_m,τ)＝IFFT(S₄(t'_m,f_r))，IFFT(·)为快速逆傅立叶变换，τ为距离时间；

K_e的确定方法为：在设定的区间范围内等间隔取若干K_e，对于每个K_ei，得到初始ISAR图像I_i，然后统计每幅图像的信噪比SNR_i，其中I_max,i表示第i幅ISAR图像的功率最大值，表示第i幅图像的平均功率，σ_i表示第i幅图像的功率标准差；信噪比最大的ISAR图像对应的K_ei即为K_e估计值。