基于宽带去斜的ISAR转动补偿快速聚焦方法技术

本发明专利技术涉及基于宽带去斜的ISAR转动补偿快速聚焦方法，其特征在于，所述方法首先对目标采用逆合成孔径雷达ISAR进行成像，获取所述目标的回波数据；对目标相对参考点的平动进行补偿，对回波数据求逆傅里叶变换，进行圆位移后实现线性调频的Z变换处理，矫正转动带来的距离徙动，从而对目标进行聚焦。从而对目标进行聚焦。从而对目标进行聚焦。

【技术实现步骤摘要】
基于宽带去斜的ISAR转动补偿快速聚焦方法


[0001]本专利技术涉及雷达数据处理领域，特别涉及一种基于宽带去斜的ISAR转动补偿快速聚焦方法。

技术介绍

[0002]雷达作为一种先进的探测工具，具有全天时、全天候、远距离获取目标信息的能力。随着科学技术的发展，现代雷达不仅能够对目标进行探测、定位、跟踪和参数估计，而且能够对飞机、舰船、空间目标、地表以及地上移动目标成像，完成对目标的识别、分类及特征提取，并完成遥感遥测等功能，有广泛的应用领域，如地形测绘、资源普查、天体观测和战场感知等。因此，雷达成像已经广泛应用于军事和民用领域。
[0003]逆合成孔径雷达ISAR是一种高分辨率的成像雷达，它利用雷达与目标之间的相对运动和信息处理技术获得巨大的等效天线孔径，从而使雷达的角分辨率大为提高。再辅之以脉冲压缩技术，使距离分辨力也大为提高。此时，可以在作用距离很远的情况下获得高分辨率的目标二维图像，为全天候的远距离目标识别提供重要手段。
[0004]ISAR是对非合作目标成像，目标和雷达的相对运动可以分解为目标上的参考点相对于雷达的平动以及目标绕参考点的转动，其中，转动分量是获得方位向高分辨的基础，平动分量对成像无用，需要先进行平动补偿。平动补偿可消除由于测量误差引起的帧间摆动，但它无法消除转动导致的距离徙动。
[0005]平动补偿后目标只剩下转动分量，目标在旋转的过程中，散射点在距离向和方位向都在走动，如果在整个积累旋转时间内，散射点的走动距离超过了距离分辨率，则称为发生了越距离单元走动，也可称之为距离徙动。如图1所示，距离徙动会导致成像后目标散焦，无法满足成像要求。
[0006]在小转角情况下，平动补偿后的距离多普勒法可基本满足成像要求；但在大转角情况下，等效旋转目标越距离走动的校正尚没有突破瓶颈，无法满足对后续目标识别的要求。因此，对转动补偿算法的研究显得尤为重要。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中的问题，本申请旨在提供一种基于宽带去斜ISAR转动补偿的快速计算方法，该方法计算速度快，便于工程实现，并为后续的目标识别提供数据支撑。
[0008]为实现上述效果，本申请提供以下技术方案：一种基于宽带去斜的ISAR转动补偿快速聚焦方法，包括以下步骤：步骤1：对目标采用逆合成孔径雷达进行成像，得到所述目标的第一回波数据；步骤2：对所述第一回波数据进行宽带去斜和平动补偿，得到第二回波数据；步骤3：对所述第二回波数据进行逆傅里叶变换得到第一序列；步骤4：对所述第一序列进行扩充得到扩充序列；步骤5：根据Z变换的基和脉冲数确定第二序列；
步骤6：对所述第二序列进行圆位移得到圆位移序列；步骤7：分别对所述扩充和圆位移序列进行傅里叶变换得到第三序列和第四序列；步骤8：对第三序列和第四序列的乘积进行逆傅里叶变换，得到第五序列；步骤9：对所述第五序列进行Z变换得到转动补偿结果，根据所述转动补偿结果对目标进行快速聚焦。
[0009]作为优选的一种技术方案，所述步骤4进一步包括：步骤41：设定Z变换的基；步骤42：确定正整数，其中，且为2的整数幂，为脉冲数；步骤43：将第一序列进行扩充得到扩充序列。
[0010]作为优选的一种技术方案，在所述步骤43中，所述扩充序列根据以下公式确定：其中，表示扩充序列第个脉冲的数据，表示第一序列第个脉冲的数据，n表示第n个脉冲数。
[0011]作为优选的一种技术方案，在所述步骤5中，所述第二序列根据以下公式确定：其中，表示第二序列。
[0012]作为优选的一种技术方案，所述步骤6进一步包括：根据以下公式对第二序列进行次圆位移，得到圆位移序列；其中，表示圆位移序列的第个脉冲的数据。
[0013]作为优选的一种技术方案，在所述步骤8中，所述第五序列根据以下公式确定：其中， 表示第五序列第个脉冲的数据，表示第三序列，表示第四序列，IFFT（*）表示逆傅里叶变换。
[0014]作为优选的一种技术方案，在所述步骤9中，对所述第五序列进行Z变换具体为：
其中，为转动补偿结果。
[0015]本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术提供的ISAR转动补偿快速聚焦方法为ISAR成像的转动补偿领域提供了很好的技术支撑，改善当前ISAR成像中由于转动带来的距离徙动导致目标散焦的困境；该方法提出了圆位移的改进思想，有效解决了转动补偿对多普勒为负的目标距离徙动补偿失败问题；同时借助于线性调频的Z变换，为工程实现提供一种快速计算方法，并为后续的识别提供更加有效的数据支撑。
附图说明
[0016]图1为转动所致的距离徙动和目标散焦现象示意图；图2为平动补偿脉压结果示意图；图3为平动补偿脉压的逆傅里叶变换结果示意图；图4为本实施例转动补偿结果示意图；图5为平动补偿前翼对应脉压结果示意图；图6为本实施例转动补偿方法前翼对应脉压结果示意图；图7为平动补偿距离
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多普勒图；图8为本实施例转动补偿距离
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多普勒图；图9为平动补偿前翼对应的距离
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多普勒图；图10为本实施例转动补偿前翼对应的距离
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多普勒图；图11为未经圆位移和本实施例转动补偿结果对比图；图12为未经圆位移和本实施例转动补偿距离
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多普勒对比图。
具体实施方式
[0017]为了进一步详细阐述本专利技术的优点及技术路径，下面给出具体的实施例和附图。
[0018]本申请为基于宽带去斜的ISAR转动补偿快速聚焦方法，该方法基于宽带去斜回波，在平动补偿的基础上，对回波数据求逆傅里叶变换，进行圆位移后实现线性调频的Z变换处理，矫正转动带来的距离徙动，从而对目标进行聚焦。该方法具体包括如下步骤：假设平动补偿后的回波数据为，维度为，为脉冲数，为距离门数,采样率为，则采样时间间隔为。基于宽带去斜的距离中心为、单位为米。
[0019]步骤S1：对平动补偿后的回波数据在距离维进行逆傅里叶变换IFFT，得到第一序列；具体变换公式如下：其中，IFFT（*）表示逆傅里叶变换。
[0020]步骤S2：取
其中，为Z变换的基，为载频，为调频斜率，等于带宽与脉宽比值，是相对于去斜距离中心的时间，即，开窗距离为，其单位为米，是光速，即米/秒。
[0021]步骤S3：确定正整数，L满足且为2的整数幂。
[0022]步骤S4：将扩充为个点的扩充序列，不足的部分补零。
[0023]，其中，表示第一序列第个脉冲的数据；表示扩充序列第个脉冲的数据。
[0024]步骤S5：生成个点的第二序列：。
[0025]步骤S6：对第二序列进行圆位移，得到圆位移序列，应当说明的是，该步骤很关键，直接影响最终补偿效果：其中，表示圆位移序列的第个脉冲的数据。
[0026]步骤S7：对扩充序列和圆位移序列进行脉冲维点傅里叶变换FFT，得到第三序列和第四序列：。
[0027]步骤S8：求取第三序列和第四序列乘积的逆傅里叶变换的前个点，得到第五序列；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于宽带去斜的ISAR转动补偿快速聚焦方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对目标采用逆合成孔径雷达进行成像，得到所述目标的第一回波数据；步骤2：对所述第一回波数据进行宽带去斜和平动补偿，得到第二回波数据；步骤3：对所述第二回波数据进行逆傅里叶变换得到第一序列；步骤4：对所述第一序列进行扩充得到扩充序列；步骤5：根据Z变换的基和脉冲数确定第二序列；步骤6：对所述第二序列进行圆位移得到圆位移序列；步骤7：分别对所述扩充和圆位移序列进行傅里叶变换得到第三序列和第四序列；步骤8：对第三序列和第四序列的乘积进行逆傅里叶变换，得到第五序列；步骤9：对所述第五序列进行Z变换得到转动补偿结果，根据所述转动补偿结果对目标进行快速聚焦。2.根据权利要求1所述的基于宽带去斜的ISAR转动补偿快速聚焦方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：步骤41：设定Z变换的基；步骤42：确定正整数，其中，且为2的整数幂，为脉冲数；步骤43：将第一序列进行扩充得到扩充序列。3.根据权利要求2所述的基于宽带去斜的IS...

【专利技术属性】
技术研发人员：马亮，周伟光，张利强，
申请(专利权)人：南京天朗防务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：