[發(fā)明專利]ISAR圖像距離單元選擇橫向定標(biāo)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210476554.X
• 申請(qǐng)日: 2012-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN102944875A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 糾博;劉宏偉;王競(jìng)爭(zhēng);王英華;杜蘭;王鵬輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/89
• 分類號(hào): G01S13/89
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種ISAR圖像距離單元選擇橫向定標(biāo)方法，包括如下步驟：

(1)獲取雷達(dá)脈沖回波信號(hào)為S_R(m，n)，并對(duì)該雷達(dá)脈沖回波信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，得到運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的雷達(dá)脈沖回波信號(hào)，表示為S′_R(m，n)，其中，m為快時(shí)間離散采樣，m=1，2，…，M，M為距離單元數(shù)，n為慢時(shí)間離散采樣，n=1，2，…，N，N為脈沖數(shù)；

(2)根據(jù)雷達(dá)脈沖回波信號(hào)S′_R(m，n)的幅度信息選取ISAR圖像中目標(biāo)所在的距離單元，得到目標(biāo)回波信號(hào)S′_R(l，n)，其中，l＝i，i+1，…，j，l表示目標(biāo)所在的距離單元，i表示目標(biāo)所在距離單元的起始位置，j表示目標(biāo)所在距離單元的末尾位置；

(3)利用多種準(zhǔn)則從雷達(dá)脈沖回波信號(hào)S′_R(m，n)中選擇所需的距離單元。

(3a)利用距離-多普勒算法對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)S′_R(l，n)成像，得到ISAR圖像I(l，n′)，其中n′表示頻率，n′=1，2，…，N，分別計(jì)算ISAR圖像I(l，n′)每個(gè)距離單元的對(duì)比度c(l)：

c(l)=mean{[|I(l,n′)|-mean[|I(l,n′)|]]2}mean[I(l,n′)],]]>

其中，|·|表示求模運(yùn)算；

(3b)將對(duì)比度c(l)進(jìn)行降序排序，根據(jù)設(shè)定的對(duì)比度閾值μ1選擇出c(l)的前L個(gè)值，從目標(biāo)回波信號(hào)S′_R(l，n)中提取這L個(gè)距離單元，作為初選距離單元，記為S′(l′，n)，其中，l′是初選出來的L個(gè)距離單元，l′=1，2，…，L；

(3c)計(jì)算初選距離單元S′(l′，n)的每個(gè)距離單元的對(duì)比度c(l′)；

(3d)分別計(jì)算初選距離單元S′(l′，n)每個(gè)距離單元的包絡(luò)歸一化方差v(l′)，相位匹配二項(xiàng)式誤差p(l′)以及每個(gè)距離單元的平均幅度a(l′)：

v(l′)=cov(S′(l′,n))cov(S′(l′,n))+[mean(S′(l′,n))]2]]>

p(l′)=Σn|angle(S′(l′,n))-LSE(angle(S′(l′,n)))|]]>

a(l′)=Σn(S′(l′,n))N,]]>

其中，cov(·)表示求方差運(yùn)算，mean(·)表示求平均值運(yùn)算，angle(·)表示求相位運(yùn)算，LSE(·)表示最小二乘擬合直線，∑(·)表示求和運(yùn)算；

(3e)分別對(duì)包絡(luò)歸一化方差v(l′)進(jìn)行升序排序，對(duì)相位匹配二項(xiàng)式誤差p(l′)進(jìn)行升序排序，對(duì)每個(gè)距離單元的平均幅度a(l′)進(jìn)行降序排序，對(duì)每個(gè)距離單元的對(duì)比度c(l′)進(jìn)行降序排序，依據(jù)排序后的v(l′)，p(l′)，a(l′)和c(l′)分別對(duì)初選距離單元S′(l′，n)中每個(gè)距離單元進(jìn)行“投票”，由此提取出初選距離單元S′(l′，n)中前L′個(gè)距離單元，作為“投票”選擇出的距離單元，記為S′(l″，n)，其中，l″是新選擇出來的L′個(gè)距離單元，l″=1，2，…，L′，L′<L。

(4)對(duì)“投票”選擇出的距離單元S′(l″，n)的每個(gè)距離單元進(jìn)行局部多項(xiàng)式傅里葉變換lpft，得到調(diào)頻率chirp(l″)和每個(gè)調(diào)頻率對(duì)應(yīng)的歸一化面積area(l″)：

(4a)設(shè)定參數(shù)：

α=-1，-0.999，-0.998，…，1，fn=16*N；

其中，α表示調(diào)頻率的搜索范圍，fn表示傅里葉變換的點(diǎn)數(shù)；

(4b)對(duì)“投票”選擇出的距離單元S′(l″，n)中第l″個(gè)距離單元進(jìn)行局部多項(xiàng)式傅里葉變換lpft(l″，f，α)，并計(jì)算第l″個(gè)距離單元的圖像對(duì)比度IC(l″，α)，并令l″=1，

IC(l′′,α)=mean{[lpft(l′′,f,α)-mean[lpft(l′′,f,α)]]2}mean[lpft(l′′,f,α)],]]>其中，lpft(l″，f，α)為局部多項(xiàng)式傅里葉變換，計(jì)算公式為該式可采用快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)，f表示頻率，T_r表示脈沖重復(fù)周期，mean[lpft(l″，f，α)]表示在頻率維f上的求平均值運(yùn)算；

(4c)根據(jù)圖像對(duì)比度IC(l″，α)計(jì)算調(diào)頻率chirp(l″)和每個(gè)調(diào)頻率對(duì)應(yīng)的歸一化面積area(l″)，

chirp(l′′)=argmaxα[IC(l′′,α)]]]>

area(l′′)=Σα(IC(l′′,α)),]]>

其中，表示對(duì)表達(dá)式求最大時(shí)對(duì)應(yīng)的α；

(4d)更新l″=l″+1，轉(zhuǎn)到步驟(4b)，直至l″=N。

(5)對(duì)歸一化面積area(l″)進(jìn)行升序排序，根據(jù)設(shè)定的歸一化面積閾值μ2選擇出area(l″)的前K個(gè)值，從調(diào)頻率chirp(l″)中得到這K個(gè)值所對(duì)應(yīng)的調(diào)頻率chirp(k)，從“投票”選擇出的距離單元S′(l″，n)中得到其對(duì)應(yīng)的K個(gè)距離單元，從雷達(dá)回波信號(hào)S′_R(m，n)中得到這K個(gè)距離單元對(duì)應(yīng)的距離單元位置rangebin(k)，其中，k表示最后選擇出來的距離單元，k=1，2，…，K；

(6)根據(jù)最小二乘方法，對(duì)調(diào)頻率chirp(k)和其對(duì)應(yīng)的距離單元rangebin(k)線性擬合，得到K個(gè)調(diào)頻率估計(jì)的斜率對(duì)調(diào)頻率chirp(k-1)和其對(duì)應(yīng)的距離單元rangebin(k-1)線性擬合，得到K-1個(gè)調(diào)頻率估計(jì)的斜率依次類推，直到對(duì)調(diào)頻率chirp(2)和其對(duì)應(yīng)的距離單元rangebin(2)線性擬合，得到2個(gè)調(diào)頻率估計(jì)的斜率最后計(jì)算所求斜率的平均值即

(7)根據(jù)斜率平均值得到垂直于成像平面的角速度

Ω^=c2f0|a^|]]>

其中，c為光速，f₀為雷達(dá)射頻；

(8)依據(jù)角速度對(duì)步驟(3a)中得到的ISAR圖像I(l，n′)的方位維坐標(biāo)n′乘上方位分辨率即可完成ISAR圖像的橫向定標(biāo)；再對(duì)ISAR圖像I(l，n′)的距離維坐標(biāo)l乘上距離分辨率即可得到定標(biāo)后的ISAR圖像，表示為：其中，B為雷達(dá)信號(hào)帶寬，F(xiàn)_r為脈沖重復(fù)頻率，λ為波長(zhǎng)。