[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

说明书

本发明公开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。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的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。本发明用以解决现有参数估计方法大都存在计算量过大、对先验知识要求过高(如：相位、高度等信息)、快速搜索方法复杂环境适应性不足等缺点。

技术领域

本发明属于雷达领域；具体涉及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。

背景技术

从现有的空间高速自旋目标三维ISAR成像方法来看，大多数是基于参数搜索的方法。而高速自旋目标的成像需要得到三个未知的参数，分别为散射点所在旋转平面的高度，旋转半径，初始相位。

现有技术中使用切片法在不同的高度设计匹配滤波器组。该方法是一种基于参数遍历的算法，该算法不足之处是计算量消耗大计算时间长，对实时性需求的ISAR成像影响很大。

现有技术中使用三维参数遍历过程沿回波的正弦包络进行积分，该方法计算量同样较大，对实时性需求的ISAR成像影响很大。

现有技术中利用PSO的方法对正弦包络的参数进行快速参数搜索，利用Clean技术消除已提取分量。这个方法在回波混叠情况下，Clean技术的使用会大大影响成像的准确程度。低信噪比同样会影响成像的准确程度。

发明内容

本发明提供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，用以解决现有参数估计方法大都存在计算量过大、对先验知识要求过高(如：相位、高度等信息)、快速搜索方法复杂环境适应性不足等缺点。

本发明通过以下技术方案实现：

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。

进一步的，所述步骤1处理雷达回波数据具体为：首先对线性调频信号的雷达回波进行去斜率处理，再对其进行平动补偿，最后估计旋转角速度。

进一步的，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；

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_i sinαsin(θ_i+ωt_m) (2)

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