[發明專利]ISAR圖像距離單元選擇橫向定標方法

有效

• 申請號: 201210476554.X
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102944875A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 糾博;劉宏偉;王競爭;王英華;杜蘭;王鵬輝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，涉及ISAR橫向定標方法，特別是利用多種準則選擇距離單元，可用在基于ISAR圖像的目標識別，對于其中的特征提取具有重要的支撐作用。

背景技術

ISAR橫向定標是基于ISAR成像的目標識別分類中涉及的關鍵技術。橫向定標算法的核心就在于獲得在成像時間內目標相對雷達視線轉過的總轉角，所有的橫向定標的算法也是圍繞這一點展開。目前橫向定標算法大致可分為以下兩類：

一是基于圖像域的定標算法，包括圖像熵法，基于對稱目標的橫向定標算法，基于圖像旋轉自相關的橫向定標算法以及基于2D?FT與極化映射的橫向定標算法等。其中圖像熵法采用評價函數來優化未知的轉角參數，當圖像評價函數獲得極值，即圖像最聚焦時，得到相應的轉角，但這種方法需要在解空間內反復搜索，計算量非常大；基于對稱目標的橫向定標算法是基于對稱目標的對稱軸垂直于對稱點直線，利用主軸直線與對稱點直線斜率之間的關系得到目標的轉角估計，但是該方法只能針對對稱目標，而且主軸直線與對稱點直線斜率的準確獲取存在一定困難；基于圖像旋轉的橫向定標算法利用圖像旋轉技術將一幅圖像經過旋轉后與另一幅圖像進行匹配，兩幅圖像的匹配程度可以通過兩幅圖像的相關系數來衡量，相關系數越大，圖像的匹配程度就越高。在匹配程度最高時得到對應的轉角，即可實現對目標ISAR圖像的橫向定標，但該算法需要較高質量的ISAR圖像，而且需要確定圖像的旋轉中心；基于2D?FT與極化映射的橫向定標算法則對圖像旋轉中心問題進行了優化，即利用二維傅里葉變換將圖像變換到頻域，使該頻域圖像的旋轉中心處于圖像的幾何中心，然后利用頻域圖像的旋轉相關性得到目標轉角，從而實現橫向定標，但該算法同樣對ISAR圖像質量要求較高，而且計算量也較大。

二是基于雷達回波數據域的定標算法，包括軌跡擬合法，特顯點跟蹤法，最大似然參數估計法，以及基于LPFT的調頻率估計。其中軌跡擬合法主要是利用雷達對目標跟蹤的窄帶數據，得到目標的運動軌跡，然后得到運動目標相對雷達的轉角變化，但由于窄帶數據的誤差較大，以及目標的翻滾，傾斜和偏航等復雜運動，導致這種方法的估計精度非常低；特顯點跟蹤法是分別跟蹤目標上3個不同的孤立散射點，但實際情況下很難找到高質量的孤立點；最大似然參數估計法是通過最大似然函數來估計回波信號的三次相位系數和一次相位系數，然后利用兩者之間的關系得到目標的轉角估計，但由于三次相位系數一般非常小，且由于同一距離單元中散射點之間的相互影響，導致實際情況下很難準確估計回波信號中的三次相位系數，而且該方法涉及多維搜索，計算量也較大；基于LPFT的調頻率估計則是利用LPFT變換搜索回波信號的二次調頻率，根據二次調頻率與目標轉速之間的關系得到目標在成像時間內的總轉角，但該算法對距離單元的選擇較為敏感。

基于LPFT的調頻率估計是目前較為良好的橫向距離定標算法。但是它的不足之處也較為明顯，如果調頻率估計不準，則通過最小二乘擬合難以得到正確的斜率，角速度的估計也隨之錯誤，從而造成橫向距離定標的結果誤差較大。在實測數據中，由于噪聲、目標運動狀態、相鄰特顯點的相互作用等各種因素的存在，對調頻率估計的結果影響很大，事實上通過很多距離單元估計的調頻率是錯誤的。如何選擇合適的距離單元進行調頻率估計是此算法在實際應用中最為關鍵的問題。

發明內容

本發明的目的在于上述已有技術的不足，提出一種ISAR圖像距離單元選擇橫向定標方法，以提高調頻率估計的準確性。

本發明的技術方案是：以基于調頻率估計的ISAR橫向距離定標方法為基礎，設計多種準則選擇距離單元和對估計的調頻率進行二次篩選，其實現步驟包括如下：

(1)獲取雷達脈沖回波信號為S_R(m，n)，并對該雷達脈沖回波信號進行運動補償，得到運動補償后的雷達脈沖回波信號，表示為S′_R(m，n)，其中，m為快時間離散采樣，m=1，2，…，M，M為距離單元數，n為慢時間離散采樣，n=1，2，…，N，N為脈沖數；

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

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