[发明专利]基于后向投影的高效近场大小尺寸目标ISAR成像方法

说明书

本发明公开了一种基于后向投影的高效近场大小尺寸目标ISAR成像方法，包括：初始化图像数据矩阵；利用方位视角所对应的目标后向电磁散射回波信号，获取距离时域图像；基于雷达天线到目标中心散射点的距离，目标上除中心散射点外任意散射点与雷达天线的距离，距离时域图像，以及图像数据矩阵，得到当前视角下的成像结果；所有视角下的成像结果进行叠加得到近场ISAR成像结果。本发明能够实现大小尺寸目标近场ISAR精细成像，降低运算量，提升目标检测识别和分辨能力。

技术领域

本发明涉及一种基于后向投影的高效近场大小尺寸目标ISAR成像方法，属于雷达信号处理微波成像技术领域。

背景技术

近年来，随着雷达成像技术的不断进步，雷达成像技术在民用和军事等领域得到了广泛的应用。雷达成像技术包括合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像和逆合成孔径雷达（ISAR）成像,二者都是利用目标与雷达的相对运动进行成像，其中ISAR主要是对导弹、飞机等空中目标进行二维成像，且由于ISAR不易受天气等环境因素干扰，即具备全天时全天候的特点，故ISAR成像技术广泛的应用于国防防空反导等领域，是战略防御中一种非常重要的目标识别手段。

传统的逆合成孔径雷达（ISAR）成像算法依赖于目标位于ISAR天线大远场区的假设，原始的后向散射电磁（EM）数据通常在狭窄的频率带宽和较小的观测视角范围内收集，通过处理这些二维（2D）频率数据，生成距离和方位的2D空间坐标上的投影，重建最终的ISAR图像。然而，在一些应用中，被成像的物体应该位于天线的近场，对于这些近场ISAR成像应用，通常需要收集更大的视角数据，以便能够沿方位向聚焦目标，可用于检查关键安全场所（如机场）的敌对和恐怖活动的预警及隐蔽武器检测。作为另一个应用，研究人员还利用近场成像，通过近场雷达散射截面（RCS）测量来表征目标的散射特征，因为在室内测量设施（如消声室）中，很难确定高频天线的远场距离要求。因此研究近场ISAR成像就具有重要的实际意义。

对于几乎所有的近场雷达成像来说，目标应被扫描以获得更大范围的观测视角，从而获得聚焦图像。因此，基于小角度扫描观测的经典ISAR成像算法及近场ISAR成像算法已不在适用，且在成像过程中容易出现图像失配、斜视、角闪烁、算法步骤繁琐等问题，难以保持成像精度，不利于工程实现及应用拓展。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术方法的不足，提出一种基于后向投影的高效近场大小尺寸目标ISAR成像方法，以实现大小尺寸目标近场ISAR精细成像，降低运算量，提升目标检测识别和分辨能力。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于后向投影的高效近场大小尺寸目标ISAR成像方法，包括以下步骤：

1）初始化图像数据矩阵，用于保存每个方位视角的成像结果数据大小；

2）利用雷达天线接收采集方位视角所对应的目标后向电磁散射回波信号；

3）将目标后向电磁散射回波信号和波数域相乘；

4）沿波数域方向，对步骤3）的结果进行一维逆傅里叶变换处理，获取距离时域图像；

5）计算目标上除中心散射点外任意散射点与雷达天线在当前视角下所对应距离；

6）采用一维线性插值方法，获得距离时域图像像素点位置所对应的值；

7）将与图像数据矩阵相加，得到当前视角下的成像结果；

8) 重复2）到7）的步骤，计算雷达天线所有视角下的成像结果并进行叠加，得到最终的近场ISAR成像结果。

进一步，所述步骤1）中初始化图像数据矩阵，其中，M表示距离像素点数，N为方位像素点数，表示的零矩阵。

进一步，所述步骤2）中利用雷达天线接收采集方位视角所对应的目标后向电磁散射回波信号表示如下：