[發明專利]一種逆合成孔徑雷達的目標轉角估計和橫向定標方法

無效

• 申請號: 200810057418.0
• 申請日: 2008-02-01
• 公開（公告）號: CN101498788A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 葉春茂;許稼;彭應寧;王秀壇;左渝;戴喜增
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/40
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王 勇

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，更具體地，本發明涉及一種逆合成孔徑 雷達的目標轉角估計和橫向定標方法。

背景技術

逆合成孔徑雷達(ISAR)可以提供運動目標(例如飛機、艦船)的二 維圖像，從而增強后續的目標識別能力。ISAR通過發射寬帶信號提供沿雷 達視線方向(距離向)的高分辨能力，通過對雷達和目標之間相對視角的 變化進行相干積累提供橫向分辨能力。距離向的分辨率取決于雷達發射信 號的帶寬，通常是一個已知量；而橫向分辨率取決于相干積累時間內相對 視角的變化量，對于非合作目標成像而言，通常是未知的。只有對該視角 變化量進行準確的估計，才能夠對ISAR圖像的橫向進行定標。而只有在 完成縱向定標和橫向定標之后，才能獲得可以有效反映目標尺寸和幾何形 狀等特征的雷達圖像，提高后續目標識別的效果，因此，圖像橫向定標是 基于ISAR圖像的自動目標識別的前提。

現有的ISAR橫向定標方法，典型的有軌跡擬合法、圖像質量法和特 顯點跟蹤法。軌跡擬合法通過窄帶雷達提供的目標跟蹤數據，計算運動目 標相對雷達的視角變化，估計精度通常較低。圖像質量法采用圖像評價函 數來優化未知的轉角參數，當該圖像評價函數獲得極值時(此時圖像的聚 焦效果最好)，獲得相應的轉角估計，由于此類方法需要在解空間內進行 反復搜索，每一次搜索都需要復雜的成像處理，例如極坐標格式成像、卷 積逆投影成像，計算量較大。

特顯點跟蹤法需要跟蹤目標上至少三個不同的孤立散射點，此類方法 將目標上的回波信號近似為線性調頻信號(LFM)，通過估計LFM的起始頻 率和調頻率，并結合三個散射點所在的距離向位置信息，從而完成平動補 償、轉動補償和轉角估計，該類方法的優點是可以補償雷達相對于目標的 勻加速轉動影響，其主要問題是在實際情況中難以找到穩定可靠的高質量 孤立散射點。

當雷達和目標之間的相對轉動可視為勻速轉動時，產生了兩種新的特 顯點跟蹤法。一種方法仍將散射中心的回波信號近似為LFM信號，由于在 勻速轉動的情況下，同一距離單元內的LFM信號具有相同的調頻率，通過 計算不同距離單元回波信號的模糊函數，并采用Radon變化法檢測LFM的 調頻率，就能獲得目標與雷達之間相對轉動速度的估計，結合相干積累的 時間，就可以完成轉角估計和橫向定標工作。該方法需要計算模糊函數和 Radon變換，計算量較大，且調頻率的估計受模糊函數交叉項的影響較大， 精度有限。另一種方法則需要分析回波信號的高階相位系數，在勻速轉動 的情況下，散射點回波的三次相位系數和一次相位系數(多普勒頻率)之 間存在簡單的正比例關系，且比例系數就是旋轉角速度的平方，通過對高 階相位系數進行搜索，可以獲取關于旋轉角速度的最大似然估計。該方法 需要對相位系數進行高維搜索，計算量較大。

這些特顯點跟蹤法還具有一個共同的局限：對目標回波信號的分析 都是針對距離單元內的回波進行的，而散射點回波駐留在同一距離單元 內的時間有限(特別是對于高分辨雷達)，因而信號的高階相位系數通常 很小，參數提取困難，參數提取的計算量較大，精度較低。

發明內容

為克服現有技術中逆合成孔徑雷達圖像橫向定標方法計算量較大、 精度較低的缺陷，本發明提出了一種逆合成孔徑雷達轉角估計和圖像橫 向定標方法。

根據本發明的一個方面，提供了一種逆合成孔徑雷達的目標轉角估計 方法，包括：

步驟10)、對接收到的回波數據進行分段成像，得到兩幅逆合成孔徑 雷達ISAR圖像；

步驟20)、在所述每幅ISAR圖像中提取散射中心的位置，對所述兩幅 圖像中相應的散射中心進行關聯；

步驟30)、任意提取至少三個散射中心進行組合，對組合進行優化， 形成由散射中心位置差構成的觀測矩陣；