[發(fā)明專利]一種調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)低信噪比成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611137980.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN106597440B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅文茂;姜敏敏;閆之燁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 鄭妍宇

本發(fā)明提供了一種調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)低信噪比成像方法，包括以下步驟：1)將N個(gè)子脈沖串分為Q組，每組包含L個(gè)子脈沖串；2)將同組連續(xù)L個(gè)子脈沖串的回波信號(hào)去斜處理得到L個(gè)粗距離像信號(hào)；3)將粗距離像信號(hào)進(jìn)行FRFT變換；4)將L個(gè)FRFT譜圖按等間距滑動(dòng)疊加，估算出目標(biāo)速度估計(jì)值和距離差估計(jì)值；5)構(gòu)造補(bǔ)償函數(shù)；6)將補(bǔ)償函數(shù)與L個(gè)粗距離像相乘，在慢時(shí)間域進(jìn)行FFT得到L個(gè)精距離像；7)剩余組按照步驟2～6進(jìn)行處理；8)轉(zhuǎn)臺(tái)成像得到ISAR圖像。該方法在低信噪比下可穩(wěn)健估計(jì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，能補(bǔ)償目標(biāo)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的距離和多普勒徙動(dòng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)能量的相參積累，提升調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)在低信噪比下對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)的成像能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)低信噪比成像方法，該方法可以應(yīng)用于調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)在低信噪比下的逆合成孔徑成像，屬于雷達(dá)信號(hào)處理和成像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

調(diào)頻步進(jìn)信號(hào)是一種易于實(shí)現(xiàn)的距離高分辨信號(hào)，它發(fā)射一串載頻線性跳變的窄帶調(diào)頻脈沖信號(hào)，經(jīng)過對(duì)回波脈沖進(jìn)行兩次FFT處理的運(yùn)算量即可以獲得合成距離高分辨率。這種信號(hào)綜合了步進(jìn)頻和線性調(diào)頻脈沖信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，已有較廣應(yīng)用，但是現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)的分析不多。

采用調(diào)頻步進(jìn)脈沖串的逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)的常見成像算法主要為：距離-多普勒(R-D)算法、瞬時(shí)成像算法(如時(shí)頻算法、超分辨算法等)兩類，而瞬時(shí)成像算法通常只能在信噪比較高的場(chǎng)合下應(yīng)用。

現(xiàn)有的低信噪比成像方法主要有：改進(jìn)的包絡(luò)對(duì)齊方法、基于Keystone變換校正距離走動(dòng)的方法、基于圖像的處理方法、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法等。對(duì)于改進(jìn)的包絡(luò)對(duì)齊方法，其出發(fā)點(diǎn)是脈沖壓縮包絡(luò)特征能被識(shí)別，只能應(yīng)用于信噪比不太低的情況。而Keystone變換方法對(duì)噪聲不敏感，是較好的解決方法，但是Keystone變換只能初步對(duì)齊包絡(luò)、存在插值誤差、計(jì)算量較大等問題，所以有其局限性。圖像處理方法必須基于圖像信噪比不太低的情況下才能實(shí)現(xiàn)散射點(diǎn)的提取。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法主要有線性變換和雙線性變換法兩種，雙線性變換存在交叉項(xiàng)且運(yùn)算量較大的問題，采用線性變換的方法較為理想。現(xiàn)有的采用線性變化的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法，在低信噪比下對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的估計(jì)出現(xiàn)較大誤差，無法成像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法，在較低信噪比下，單脈沖串的積累能量不足以抵抗噪聲的干擾，對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的估計(jì)誤差較大，成像能力低。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)低信噪比成像方法，包括如下步驟：

步驟1，將調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)發(fā)射的所有子脈沖串分為Q組，每組中包含連續(xù)的L個(gè)子脈沖串，其中L＝N/Q，N為調(diào)頻步進(jìn)雷達(dá)發(fā)射的子脈沖串的總個(gè)數(shù)；

步驟2，將同組連續(xù)L個(gè)子脈沖串的回波信號(hào)經(jīng)過參考信號(hào)進(jìn)行去斜處理，從而得到L個(gè)子脈沖串的粗距離像信號(hào)；

步驟3，將L個(gè)子脈沖串的粗距離像信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換；

步驟4，將分?jǐn)?shù)階傅里葉變換所得到的L個(gè)譜圖按等間距滑動(dòng)疊加，根據(jù)譜圖的最大峰值位置，解算出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)速度估計(jì)值和距離差估計(jì)值；

步驟5，以目標(biāo)速度估計(jì)值和距離差估計(jì)值構(gòu)造補(bǔ)償函數(shù)；

步驟6，將補(bǔ)償函數(shù)分別與上述L個(gè)子脈沖串的粗距離像相乘，然后在慢時(shí)間域進(jìn)行傅里葉變換，得到L個(gè)子脈沖串的精距離像；

步驟7，對(duì)剩余組中的子脈沖串按照步驟2～6進(jìn)行處理；

步驟8，將所有子脈沖串的精距離像進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)成像，得到目標(biāo)逆合成孔徑圖像。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在步驟5中構(gòu)造的補(bǔ)償函數(shù)為：