[发明专利]ISAR平动补偿和成像方法、系统、介质及设备

说明书

本发明提供了一种ISAR平动补偿和成像方法、系统、介质及设备，包括：步骤1：对雷达回波进行距离压缩和下调频处理，转化为基带信号；步骤2：对基带信号采用广义楔石形变换同时完成线性距离走动矫正和非均匀信号重构；步骤3：构造多普勒模糊补偿函数，对多普勒模糊项进行补偿；步骤4：构造加速度相位函数对剩余的距离弯曲和二次多普勒相位进行补偿；步骤5：利用二维傅里叶变换完成最终ISAR成像结果。本发明可以处理随机PRF下的平动补偿和ISAR成像，从而获得高分辨的ISAR图像，并且提出算法不涉及任何非线性操作，可以在低信噪比环境下可以获得近最优的性能。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体地，涉及一种ISAR平动补偿和成像方法、系统、介质及设备。尤其地，涉及一种基于随机脉冲重复频率的ISAR平动补偿和成像方法。

背景技术

与主要任务为获取静止场景的二维高分辨成像的合成孔径雷达(SAR)系统相比，逆合成孔径雷达(ISAR)系统可以完成对非合作目标的二维高分辨成像，以获取感兴趣运动目标的细节信息，包括运动信息、形状、结构和尺寸大小等，是进行有效目标观测和国防建设的重要手段之一。

目标与雷达之间的相对运动可以划分为平动部分和转动部分，前者对成像没有贡献，需要被精确补偿；后者是成像的基础，同样也需要被合适的处理以获得聚焦良好的ISAR图像。因此，为了获取非合作目标的二维高分辨图像，首先需要完成的就是ISAR平动补偿，包括包络对齐和初相矫正两个步骤，分别解决由目标与雷达之间的平动运动引起的包络走动和相位走动。对于包络对齐，相关学者已经提出了众多方案，典型的方法包括包络相关法，最小熵法，全局包络对齐法等；这些方法在高信噪比(SNR)下拥有较高的性能，但是容易受到噪声和包络跳变的影响。对于初相矫正，典型的方法包括相位梯度自聚焦，特显点法等；这类算法可以有效的去除平动部分引起的相位误差，同样对SNR要求较高。为了提高稳定性，一些联合包络对齐和初相矫正的方法被提出，比如基于粒子群算法的全维搜索方案等，该类算法通过提取出平动造成的相位历史并联合图像质量评价指标来完成对平动参数的估计，从而完成平动补偿。该类对噪声较为稳健，但是计算复杂度较高。

尽管传统的基于均匀脉冲重复频率(PRF)的ISAR技术相对成熟，但是，随着电磁干扰技术的发展，实际系统对抗干扰能力、分辨率等需求进一步提升。采用随机/捷变PRF的信号作为发射信号，有利于解决距离模糊、提高方位分辨率、增强抗干扰性能等。然而，在PRF捷变的雷达系统中，对于非合作目标ISAR成像而言，采用传统的平动补偿算法和成像算法进行成像，目标会散焦严重。针对该问题，传统的非均匀采样理论可以在每个距离频点沿着慢时间维利用传统的非均匀信号重构方法进行信号重构处理，但这种方法需要在每个距离频点进行非均匀信号重构，因此计算复杂度相对会很高。此外，如果目标是个快速目标，那么目标还会发生多普勒模糊现象，进一步增大信号处理难度。因此如何在目标信号采样非均匀条件下，以相对较小的计算复杂度对具有多普勒模糊且SNR低的目标进行ISAR成像是个关键问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种ISAR平动补偿和成像方法、系统、介质及设备。

根据本发明提供的ISAR平动补偿和成像方法，包括：

步骤1：对雷达回波进行距离压缩和下调频处理，转化为基带信号；

步骤2：对基带信号采用广义楔石形变换同时完成线性距离走动矫正和非均匀信号重构；

步骤3：构造多普勒模糊补偿函数，对多普勒模糊项进行补偿；

步骤4：构造加速度相位函数对剩余的距离弯曲和二次多普勒相位进行补偿；

步骤5：利用二维傅里叶变换完成最终ISAR成像结果。

优选的，所述步骤2中广义楔石形变换的表达式为：