一种斜视SAR BP图像中运动舰船目标重聚焦方法技术

本发明专利技术公开了一种斜视SAR BP图像中运动舰船目标重聚焦方法，包括：获取斜视SAR模式下运动舰船目标的回波数据；对运动舰船目标的回波数据进行距离压缩，得到距离波数域回波数据；对距离波数域回波数据进行BP积分，得到舰船目标的BP图像数据；对BP图像数据进行处理得到粗聚焦图像数据；对粗聚焦图像数据进行MFT精聚焦，得到舰船目标重聚焦结果。本发明专利技术提供的斜视SAR BP图像中运动舰船目标重聚焦方法能够更好地重构斜视SAR BP图像中的运动舰船目标，以满足舰船分类与识别的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法
本专利技术属于雷达
，具体涉及一种斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法。
技术介绍
随着雷达技术的发展，各种新型体制雷达应运而生。合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)作为一种高分辨率成像雷达，由于具有较高的环境和气候适应能力，在军事和民事方面都得到了广泛的应用。传统的SAR算法主要用于对静止目标进行成像，随着海上侦察需求的增大，SAR图像中舰船目标重聚焦算法的研究具有同样重要的军事意义。舰船目标成像为舰船目标识别和分类提供有力支撑，对海上军事侦察尤为重要。一个完善的SAR图像应该能够分析舰船的位置、大小、航线、速度等其他任何能够帮助舰船目标检测和识别的参数。然而，由于舰船存在未知的平动和转动，舰船目标的重聚焦充满了挑战。现有的重聚焦算法可以大致分为两类：自聚焦算法和基于参数估计的算法。自聚焦算法是一种估计和消除未聚焦目标相位误差的方法，广泛应用于ISAR(InverseSyntheticApertureRadar,逆合成孔径雷达)和SAR领域，但是大部分自聚焦算法都有约束条件，比如典型的相位梯度自聚焦算法要求直线航迹和图像中存在特显点。基于参数估计的算法通常采用运动参数进行舰船重建，这类算法广泛应用于地面运动目标的重建，其对快速机动目标具有良好的适应性，但是该算法的图像质量过于依赖参数估计的准确性。BP(Backpropagationalgorithm,后向散射法)算法由于具有很强的函数复现能力被广泛应用于不同的SAR几何，其可以精确补偿曲线轨迹。然而，通过BP积分成像获得的运动舰船也会出现一些问题，一是舰船目标的运动会产生拖尾；二是当发射波束方向与预设的成像网格距离向之间不一致时，会导致二维波数谱的中心偏移和倾斜，进而产生几何形变，从而使距离-波束域的距离产生空变。在海况特别复杂的情况下，距离严重失配会导致包络模糊，使得BP算法失效，从而不能很好的重构斜视SARBP图像中的运动舰船目标。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法，包括：获取斜视SAR模式下运动舰船目标的回波数据；对所述运动舰船目标的回波数据进行距离压缩，得到距离波数域回波数据；对所述距离波数域回波数据进行BP积分，得到舰船目标的BP图像数据；对所述BP图像数据进行处理得到粗聚焦图像数据；对所述粗聚焦图像数据进行MFT精聚焦，得到舰船目标重聚焦结果。在本专利技术的一个实施例中，所述运动舰船目标的回波数据的表达式为：其中，S(tr,ta)表示运动舰船目标的回波数据，tr表示距离快时间，ta表示方位慢时间，σ表示目标杂波系数，R(Xn；xp,yp)表示SAR收发平台与舰船目标之间的瞬时斜距，Xn表示波束照射中心时刻平台的方位位置，xp,yp表示运动舰船在ta＝0时刻的位置，c表示电磁波传播速度，Ta表示合成孔径时间，TP表示脉冲宽度，λ表示信号波长。在本专利技术的一个实施例中，对所述运动舰船目标的回波数据进行距离压缩，得到距离波数域回波数据，包括：将所述运动舰船目标的回波数据转换至距离频域方位时域，并乘以脉压匹配函数，得到所述运动舰船目标在距离向压缩的回波数据；将所述运动舰船目标在距离向压缩的回波数据转换至距离波数域，得到距离波数域回波数据。在本专利技术的一个实施例中，所述距离波数域回波数据的表达式为：S(Kr,ta；xp,yp)＝Wr(Kr)exp(-jKrR(Xn；xp,yp))；其中，S(Kr,ta；xp,yp)表示距离波数域回波数据，Wr(Kr)表示距离波数域包络信号，Kr表示发射波束，ta表示方位慢时间，R(Xn；xp,yp)表示SAR收发平台与舰船目标之间的瞬时斜距，Xn表示波束照射中心时刻平台的方位位置，xp,yp表示运动舰船在ta＝0时刻的位置。在本专利技术的一个实施例中，对所述距离波数域回波数据进行BP积分，得到目标的BP图像数据，包括：对所述距离波数域包络信号与预设图像网格相位函数进行共轭相乘以及积分运算，得到舰船目标的BP图像数据。在本专利技术的一个实施例中，所述BP图像数据的表达式为：其中，f(x,y)表示BP图像数据，S(Kr,ta；xp,yp)表示距离波数域回波数据，RΔ(ta；x,y)表示舰船目标的瞬时斜距和图像网格的瞬时斜距之差，Kr表示发射波束，ta表示方位慢时间，Wr(Kr)表示距离波数域包络信号，xp,yp表示运动舰船在ta＝0时刻的位置。在本专利技术的一个实施例中，对所述BP图像数据进行处理得到粗聚焦图像数据，包括：对所述BP图像数据进行几何校正，得到几何校正后的图像数据；对所述几何校正后的图像数据进行舰船运动参数估计，并根据所述舰船运动参数构造第一相位函数，得到消除剩余相位的图像数据；对所述消除剩余相位的图像数据构造第二相位函数以消除剩余相位的空变，得到平动补偿后的粗聚焦图像数据。在本专利技术的一个实施例中，对所述BP图像数据进行几何校正，得到几何校正后的图像数据，包括：对所述BP图像数据的二维波数谱表达式进行推导，并构造第一补偿函数以在空域对所述二维波数谱的中心偏移进行校正，得到二维波数谱中心对齐的目标数据；根据第二补偿函数对所述二维波数谱中心对齐的目标数据在距离波数域方位空域进行二维波数谱倾斜的校正，得到几何校正后的图像数据。在本专利技术的一个实施例中，对所述几何校正后的图像数据进行舰船运动参数估计，并根据所述舰船运动参数构造第一相位函数，得到消除剩余相位的图像数据，包括：将所述几何校正后的图像数据变换至二维波数域，得到二维波数谱，并采用图像清晰度最大化原则，迭代计算所述舰船的运动参数，得到雷达平台和运动舰船的相对速度；根据所述运动舰船的相对速度构造第一相位函数；将所述二维波数谱与所述第一相位函数相乘，得到消除剩余相位的图像数据。在本专利技术的一个实施例中，对所述粗聚焦图像数据进行MFT精聚焦，得到舰船目标重聚焦结果，包括：对运动舰船目标的转动参数进行估计，并构造相位补偿函数作为MFT的基函数，以对所述粗聚焦图像数据进行MFT运算，得到舰船目标重聚焦结果。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供的斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法通过在距离波数域进行频谱压缩以消除因发射波束方向与预设的图像网格距离向不一致带来的几何形变问题，然后对二维波数谱进行精确分析，并通过构建补偿函数消除舰船平动的影响，得到粗聚焦图像，最后利用MFT算法进行精聚焦，最终得到舰船目标重聚焦结果。相比于现有技术，本专利技术提供的方法能够更好地重构斜视SARBP图像中的运动舰船目标，以满足舰船分类与识别的需求；2、本专利技术提供的斜视SARBP图像中运动舰船目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜视SAR BP图像中运动舰船目标重聚焦方法，其特征在于，包括：/n获取斜视SAR模式下运动舰船目标的回波数据；/n对所述运动舰船目标的回波数据进行距离压缩，得到距离波数域回波数据；/n对所述距离波数域回波数据进行BP积分，得到舰船目标的BP图像数据；/n对所述BP图像数据进行处理得到粗聚焦图像数据；/n对所述粗聚焦图像数据进行MFT精聚焦，得到舰船目标重聚焦结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法，其特征在于，包括：
获取斜视SAR模式下运动舰船目标的回波数据；
对所述运动舰船目标的回波数据进行距离压缩，得到距离波数域回波数据；
对所述距离波数域回波数据进行BP积分，得到舰船目标的BP图像数据；
对所述BP图像数据进行处理得到粗聚焦图像数据；
对所述粗聚焦图像数据进行MFT精聚焦，得到舰船目标重聚焦结果。


2.根据权利要求1所述的斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法，其特征在于，所述运动舰船目标的回波数据的表达式为：



其中，S(tr,ta)表示运动舰船目标的回波数据，tr表示距离快时间，ta表示方位慢时间，σ表示目标杂波系数，R(Xn；xp,yp)表示SAR收发平台与舰船目标之间的瞬时斜距，Xn表示波束照射中心时刻平台的方位位置，xp,yp表示运动舰船在ta＝0时刻的位置，c表示电磁波传播速度，Ta表示合成孔径时间，TP表示脉冲宽度，λ表示信号波长。


3.根据权利要求1所述的斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法，其特征在于，对所述运动舰船目标的回波数据进行距离压缩，得到距离波数域回波数据，包括：
将所述运动舰船目标的回波数据转换至距离频域方位时域，并乘以脉压匹配函数，得到所述运动舰船目标在距离向压缩的回波数据；
将所述运动舰船目标在距离向压缩的回波数据转换至距离波数域，得到距离波数域回波数据。


4.根据权利要求3所述的斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法，其特征在于，所述距离波数域回波数据的表达式为：
S(Kr,ta；xp,yp)＝Wr(Kr)exp(-jKrR(Xn；xp,yp))；
其中，S(Kr,ta；xp,yp)表示距离波数域回波数据，Wr(Kr)表示距离波数域包络信号，Kr表示发射波束，ta表示方位慢时间，R(Xn；xp,yp)表示SAR收发平台与舰船目标之间的瞬时斜距，Xn表示波束照射中心时刻平台的方位位置，xp,yp表示运动舰船在ta＝0时刻的位置。


5.根据权利要求1所述的斜视SARBP图像中运动舰船目标重聚焦方法，其特征在于，对所述距离波数域回波数据进行BP积分，得到目标的BP图像数据，包括：
对所述距离波数域包络信号与预设图像网格相位函数进行共轭相乘以及积分运算，得到舰船目标的BP图像数据。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢孟道，陈长虹，童旭耀，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61