[發明專利]基于信號預處理的高速目標ISAR步進頻信號合成方法

在審

• 申請號: 201510363523.7
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105005045A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 邢孟道;董祺;孫光才;周芳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明屬于雷達信號處理領域，涉及逆合成孔徑雷達(ISAR)成像技術，特別涉及一種基于信號預處理的高速目標ISAR步進頻信號合成方法，可用于對一般目標以及高速目標的成像處理。

背景技術

逆合成孔徑雷達在空中目標觀測領域的應用越來越廣泛，可以用來對動目標進行分類和識別，進行戰場監視及預警等，在軍用和民用領域都具有廣泛的應用價值。為了獲得目標的詳細信息，需要對目標進行高分辨成像，所以需要在距離向發射大帶寬的信號，再對回波信號進行匹配濾波獲得距離高分辨圖像。發射大帶寬信號對雷達接收機的技術要求較高，成本昂貴，所以一般發射步進頻信號，并利用頻帶合成技術，將步進頻信號后期處理為大帶寬信號。這樣可以降低對雷達接收機帶寬的要求，還可以降低A/D采樣頻率，節約了雷達接收機的制造成本，同時便于系統實現。

步進頻信號的頻帶合成效果受雷達回波信號相位的影響很大，一般采用直接采樣接收回波信號的方式來較好地保持回波信號的相干性，而對于一個脈組(雷達一次發射的所有子脈沖的組合)內的不同載頻信號而言，目標的運動使不同載頻信號具有不同的多普勒信息，必須進行目標的運動補償才能使回波信號的相位具有相干性，從而可以得到高分辨的距離像。目前國際上常用的運動補償方法均基于“一步一停”近似回波信號模型來實現，對遠距離的高速運動目標并不能進行高質量的成像。“一步一停”近似回波信號模型可以分為傳統“一步一停”模型和快速“一步一停”模型，前者認為雷達在發射信號、接收信號和信號傳播的整個過程中,雷達和目標的相對位置保持不變；后者認為雷達在發射信號和接收信號過程中，雷達和目標的相對位置保持不變，但在信號傳播過程中，雷達和目標存在相對運動。所以快速“一步一停”模型是傳統“一步一停”模型的改進形式，但仍然是一種近似模型。兩種“一步一停”模型均存在不同程度的近似，沒有嚴格考慮雷達在發射信號和接收信號過程中，目標運動對回波信號的影響，因此，兩種“一步一停”模型存在三個問題：多普勒模糊數在脈組內不統一、脈組內各回波信號不相關和各不同載頻回波信號的頻譜中心偏移量不一致。這些都會影響距離向頻帶合成，從而影響ISAR目標的距離向成像質量。對于低速目標的成像，這些影響可以忽略；當運用“一步一停”模型得到的目標和雷達間的距離誤差大于四分之一波長，目標屬于高速目標，對于高速目標的成像，這些影響較為嚴重。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種基于信號預處理的高速目標ISAR步進頻信號合成方法，能夠克服“一步一停”近似回波信號模型中引入的近似對高速目標ISAR成像質量的影響。

實現本發明目的技術關鍵是：對接收到的高度目標的ISAR步進頻信號進行重新組合；對重新組合后的ISAR步進頻信號進行預處理，依次包括距離快速傅里葉變換、多普勒模糊抑制、回波信號相關性重建和頻譜中心校正；再進行頻帶合成，實現對高速目標的高質量ISAR成像。

為達到上述技術目的，本發明采用以下技術方案予以實現。

一種基于信號預處理的高速目標ISAR步進頻信號合成方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，接收高速目標的ISAR步進頻信號，對高速目標的ISAR步進頻信號直接采樣，得到第m個脈組內的第n個子脈沖信號為其中，為快時間，t_n為一個脈組內的慢時間，t_n＝nT_R，n＝0,1,…N-1，N為每個脈組的子脈沖數量，T_R為兩個相鄰子脈沖的發射時間間隔，t_m為脈組間的慢時間，t_m＝mNT_R，m＝0,1,…M-1，M為發射的脈組總數；

步驟2，從M個脈組的所有子脈沖信號中選擇出具有相同載頻f_n的子脈沖信號，將具有相同載頻f_n的子脈沖信號組成第n個子脈沖信號序列n＝0,1,…N-1；將N個子脈沖信號序列進行順序組合，得到序列組

步驟3，對序列組中的第n個子脈沖信號序列進行預處理，得到第n個預處理后的子脈沖信號序列n＝0,1,…N-1；將N個預處理后的子脈沖信號序列進行順序組合，得到預處理后的序列組所述預處理依次包含距離快速傅里葉變換、多普勒模糊抑制、信號相關性創建和頻譜中心校正；