[发明专利]一种基于方位向自适应分块的高分辨率ISAR成像方法

说明书

本发明公开了一种基于方位向自适应分块的高分辨率ISAR成像方法，包括：在平动补偿和越距离单元徙动校正后通过方位向傅里叶变换获得粗聚焦的图像；在每个距离门对方位向粗聚焦结果进行自适应分块；将每一个子块变换到时域并执行时频分析得到信号的时频曲线；对时频曲线的对齐反演得到相位补偿函数；将校正后的各个子块拼接，得到高质量的ISAR图像。本发明计算复杂度较低，且具有便于实现的特点。

技术领域

本发明属于ISAR( Inverse Synthetic Aperture Radar )成像技术领域，具体涉及一种基于方位向自适应分块的高分辨率ISAR成像方法。

背景技术

逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR）能够全天时、全天候实现对非合作目标的高分辨率二维成像，因此具有广泛的民事和军事应用。在ISAR系统中，通过发射宽带脉冲信号可以获得距离高分辨率。非合作目标相对于雷达的旋转运动引起目标回波在不同角度上的相干积累，可以获得方位高分辨率。然而，在许多情况下，目标通常表现出未知的机动运动，由于接收信号的时变多普勒特性，经典的距离-多普勒（RD）算法可能会严重损害目标图像。解决这个问题的一个有效方法是距离瞬时多普勒（RID）成像技术。

RID技术分为两类：参数化和非参数化。在非参数RID技术中，用于方位聚焦的RD算法中的傅里叶变换被联合时频分析（joint time-frequency analysis，JTFA）所取代，例如短时傅里叶变换（short-time Fourier transform，STFT）和维格纳-维尔分布（Wigner-Ville distribution，WVD）。但是，这些JTFA技术对于ISAR的应用存在一些问题。

参数化RID技术可以避免几何分辨率损失。通常，这些方法将接收信号建模为多分量多项式相位信号（multicomponent polynomial phase signal，PPS），并估计每个组件的参数以重建聚焦的RID图像。然而，这些方法大都需要坐标轴变换与最优化搜索，所需计算负担较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于方位向自适应分块的高分辨率ISAR成像方法，其为基于方位向数据自适应分块和相位误差补偿函数估计的高分辨率ISAR成像方法，通过校正方位空变的相位误差，获得聚焦良好的高质量ISAR图像。本发明在粗成像以后自适应选择方位向散焦的散射单元，并通过逆傅里叶变换变换到信号域。对所提取信号进行时频分析，然后通过最小熵方法对二维时频平面内曲线进行包络对齐，进而反演相位补偿因子。结合RID技术，可以获得高质量的ISAR图像。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于方位向自适应分块的高分辨率ISAR成像方法，包括如下步骤：

步骤1、利用逆合成孔径雷达接收原始回波数据，使用平动补偿方法和越距离徙动单元校正方法；然后对距离门信号进行方位向傅里叶变换（FFT）和时频分析（SPWVD），得到粗成像结果和时频分析结果；

步骤2、进行方位向自适应分块，在得到粗成像结果以后自适应选择方位向散焦的散射单元，对粗成像的回波信号进行散射单元提取；

步骤3、根据方位向自适应分块的结果，确定每个子块在时频平面的位置；

步骤4、构造相位误差补偿函数，对时频平面内的曲线进行包络对齐，通过包络对齐的移位值反演相位误差补偿函数；

步骤5、判断子块内是否只有一个散射点，如果不满足条件，则继续进行步骤2-步骤4的迭代；

步骤6、使用相位误差补偿函数对L个子块补偿以后，将L个子块进行拼接，对不同距离门进行重复处理，得到最终聚焦良好的ISAR图像。