[发明专利]一种基于时域相位匹配的空间高速自旋目标ISAR三维成像方法

权利要求书

1.一种基于时域相位匹配的空间高速自旋目标ISAR三维成像方法，其特征在于，所述三维成像方法包括以下步骤：

步骤1：处理雷达回波数据；对线性调频信号的雷达回波对其进行平动补偿，并且估计角速度；

步骤2：利用步骤1的雷达回波数据构造与之相对应的时域耦合项并进行共轭相乘；

步骤3：利用步骤2不同匹配参数的处理时域耦合项后的结果，进行参数提取与坐标重构最终得到ISAR图像；

所述步骤1具体为，当目标的旋转速度远小于雷达的脉冲重复频率PRF,通过补偿残余视频相位、回波包络斜置项后，距离慢时间雷达回波通过脉冲压缩方法使数据变换到距离慢时间域表示为(1)式s₁(r,t_m)；其中T_p,γ，λ指脉冲宽度、线性调频率、波长；t_m是慢时间，r是快时间变换后的距离向；N为目标上散射点的个数；

其中R_i(t_m)由目标旋转引起的，它反映了散射点的微动状态；A_i为目标的后向散射系数，c为光速，

在高速自旋目标ISAR成像过程中，假设旋转轴矢量与雷达视线之间的角度α在观测时间内恒定；因此式(1)中R_i(t_m)写为

R_ir(t_m)＝z_i cosα+ρ_isinαsin(θ_i+ωt_m) (2)

其中，z_i为第i个散射点投影高度，ω为目标的旋转角速度，

对距离慢时间域的信号(1)进行0.2*max的全局阈值操作，再对其距离向逆傅里叶变换IFFT到快时间慢时间域得到

其中，为旋转平面的投影高度；

式(3)第二个相位项为快时间与慢时间的耦合项；如果完全匹配耦合项消除一个散射点的第二项相位，再对其做方位压缩，第一个相位项会使回波在距离慢时间域距离门内有一条包络不变的分量；

所述步骤2具体包括以下步骤：

其中，s_mf(r,t_m)为在距离慢时间域构造的一条正弦包络信号；ρ₀为参数匹配的旋转半径，θ₀为参数匹配的相位，

构造z₀＝0的正弦，即在距离慢时间平面内正弦位于距离门的中心；

式(4)进行距离向逆傅里叶变换IFFT可得到所需要构造的快时间慢时间耦合项：

其中，j为虚数单位，A_i为目标的后向散射系数，为快时间，为旋转平面的投影高度，z₀为参数匹配的高度，

式(3)与式(5)共轭相乘结果为此步即为时域相位匹配：

所述步骤3的参数提取具体包括以下步骤：

步骤C3.1：遍历不同的旋转半径、初始相位来构造时域耦合项；

步骤C3.2：基于步骤C3.1的时域耦合项与时域回波进行共轭相乘，处理后的回波求和的结果，进行峰值参数提取；

所述步骤3的坐标重构具体包括以下步骤：

步骤Z3.1：时域耦合项共轭相乘后，进行方位向傅里叶变换，

步骤Z3.2：再然后沿慢时间累加每个距离门内回波；

步骤Z3.3：基于步骤Z3.1与Z3.2得到一个三维矩阵，即每个r对应一个二维参数遍历的平面。