[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

摘要

一种基于高分辨ISAR成像的光滑进动锥体参数估计方法，主要解决了在对光滑锥体的参数估计中难以进行锥体几何参数和运动参数联合估计的问题和窄带成像与参数估计中的计算量大，需要先验信息多的问题。本发明实现过程是：1、获取ISAR录取的频率-慢时间域回波；2、利用曲线拟合的方法估计回波的多普勒模糊次数；3、补偿回波的多普勒模糊次数；4、校正回波的距离走动；5、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位置信息；6、采用最小二乘拟合方法对锥体尺寸、雷达视线及进动角进行联合估计。本发明具有操作简单，估计精度高，需要的先验信息少，可以对锥体几何参数和进动参数联合估计的优点。

主权项

基于高分辨ISAR成像的光滑进动锥体参数估计方法，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；6b）对所得到的一组子距离方位回波分别取出其绝对值最大的回波单元，得到成 像回波矩阵；6c）从成像回波矩阵中估计锥顶散射点的横坐标值、锥顶散射点的纵坐标值、锥底散射点的横坐标值和锥底散射点的纵坐标值；6d）选择锥旋频率、锥顶散射点的横坐标值和锥顶散射点的纵坐标值对应的距离方位回波估计值，采用估计锥顶散射点竖坐标值方法，估计锥顶散射点的竖坐标值；6e）选择锥旋频率、锥底散射点的横坐标值和锥底散射点的纵坐标值对应的距离方位回波估计值，采用估计锥顶散射点竖坐标值方法，估计锥底散射点的竖坐标值；（7）估计参数：7a）按照用户提出的参数估计精度要求设置循环次数；7b）按照用户给定的各参数的取值范围的先验知识，在各参数的取值范围内，随机产生锥顶到锥体质心的距离初始值、锥体进动角初始值、逆合成孔径雷达视线方位角初始值、逆合成孔径雷达视线俯仰角初始值、锥体高度初始值和锥体底面半径初始值，得到一组初始值；7c）对所得到的一组初始值，采用最小二乘拟合方法，得到锥顶到锥体质心的距离估计值、锥体进动角估计值、逆合成孔径雷达视线方位角估计值、逆合成孔径雷达视线俯仰角估计值、锥体高度估计值、锥体底面半径估计值和函数误差值；7d）重复步骤7b）、步骤7c），直到完成设置的循环次数，得到一组函数误差值；7e）从所得到的一组函数误差值中选择最小的函数误差值，选出与该最小函数误差值对应的锥顶到锥体质心的距离估计值、锥体进动角估计值、逆合成孔径雷达视线方位角估计值、逆合成孔径雷达视线俯仰角估计值、锥体高度估计值和锥体底面半径估计值六个参数估计值；7f）将六个参数估计值与先验知识中给出的真实值做差，获得参数估计误差值；7g）判断参数估计误差值是否满足用户提出的参数估计精度要求，若不满足，则增加循环次数，执行步骤7b），若满足，则执行步骤（8）；（8）输出结果：计算机输出锥顶到锥体质心的距离估计值、锥体进动角估计值、逆合成孔径雷达视线方位角估计值、逆合成孔径雷达视线俯仰角估计值、锥体高度估计值和锥体底面半径估计值。