[發(fā)明專利]基于距離像復(fù)包絡(luò)相位匹配處理的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910525435.0
• 申請(qǐng)日: 2019-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN110244296B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田彪;劉永祥;黎湘;姜衛(wèi)東;霍凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/89
• 分類號(hào): G01S13/89
• 代理公司: 長(zhǎng)沙中科啟明知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43226
• 代理人: 任合明

本發(fā)明涉及地基雷達(dá)成像信號(hào)處理技術(shù)，涉及一種基于距離像復(fù)包絡(luò)相位匹配處理的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，包括以下步驟：S1：構(gòu)造自適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)匹配濾波器，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合高速運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和脈沖壓縮；S2：基于運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)的快時(shí)間頻域聯(lián)合平動(dòng)補(bǔ)償；S3：基于一維距離像復(fù)包絡(luò)相位匹配處理的二維成像。通過本發(fā)明，基于距離像復(fù)包絡(luò)相位匹配處理的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)成像方法通過相位匹配處理，只有空間位置位于目標(biāo)主體對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)處的回波分量得到相干累加，其它散射中心的回波在變換時(shí)，沒有相干性，將互相抵消，進(jìn)而使得目標(biāo)主體散射點(diǎn)聚焦性提高，同時(shí)較好地抑制非自旋對(duì)稱部件帶來(lái)的干擾。該方法對(duì)于低信噪比回波處理可以獲得比廣義Radon變換聚焦更好的圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地基雷達(dá)成像信號(hào)處理技術(shù)，尤其涉及一種基于距離像復(fù)包絡(luò)(Complex Range Profile Envelope,CRPE)相位匹配處理(Phase Matching Processing)的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)成像方法。

背景技術(shù)

基于地基雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)的成像處理，是空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。雷達(dá)成像技術(shù)能夠直觀反映目標(biāo)的二維幾何形態(tài)和尺寸大小，可獲得目標(biāo)的精細(xì)結(jié)構(gòu)特征，為目標(biāo)真實(shí)主體的識(shí)別和威脅估計(jì)提供豐富的信息。然而，空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)飛行沿雷達(dá)視線的轉(zhuǎn)角通常較小，若利用質(zhì)心軌道平動(dòng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)雷達(dá)成像，則需要相干積累時(shí)間較長(zhǎng)，難以滿足實(shí)時(shí)成像的要求。由于空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)通常存在一定的微動(dòng)特征，且微動(dòng)特征與各散射點(diǎn)在目標(biāo)上的空間分布相關(guān)，所以可基于空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)微動(dòng)特征得到各散射點(diǎn)的橫向位置分布，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)二維成像。

為保證進(jìn)動(dòng)目標(biāo)可靠再入并提高命中精度，設(shè)計(jì)者一般采用陀螺定向原理使目標(biāo)產(chǎn)生自旋，從而保持姿態(tài)穩(wěn)定。同時(shí)，為提高突防能力，會(huì)分批次釋放誘餌和各種干擾裝置，形成包括目標(biāo)主體、碎片、各種輕重誘餌和假目標(biāo)的威脅目標(biāo)群。在誘餌釋放過程中，目標(biāo)主體不可避免地受到橫向沖擊力矩的作用，力矩消失后目標(biāo)極軸將在某平衡位置錐旋，即進(jìn)動(dòng)。對(duì)于自旋對(duì)稱的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)，可利用主體散射點(diǎn)的一維距離像序列包絡(luò)正弦變化的特點(diǎn)，通過廣義Radon變換獲取目標(biāo)的二維圖像(劉進(jìn),王雪松,李文臣,等.基于進(jìn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱彈頭雷達(dá)成像方法.信號(hào)處理,2009,25(9):1333-1337)。但是，現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)的自旋對(duì)稱假設(shè)有時(shí)并不滿足，目標(biāo)主體上往往存在一些凹槽、天線或固定的螺帽等器件，部分目標(biāo)由于姿態(tài)控制需要還存在尾翼、調(diào)姿氣孔等部件。與目標(biāo)主體不同，這些器件或部件孤立分布在目標(biāo)表面的散射回波的積分不連續(xù)的區(qū)域，可視為固定在目標(biāo)上的理想散射中心。對(duì)于固定散射中心而言，其電磁散射的強(qiáng)度和相位將隨著目標(biāo)自旋而周期性變化。由于非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱部件散射點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有自旋和錐旋的耦合特性，直接利用已有的廣義Radon變換成像算法對(duì)包含非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱部件的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行成像，會(huì)使目標(biāo)主體成像模糊。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種基于距離像復(fù)包絡(luò)相位匹配處理的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，針對(duì)存在高速運(yùn)動(dòng)的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)，采用自適應(yīng)調(diào)整匹配濾波參數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)在脈沖壓縮的同時(shí)完成高速運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，進(jìn)而在頻域完成聯(lián)合平動(dòng)補(bǔ)償，得到完全由轉(zhuǎn)動(dòng)影響的一維距離像序列，最后通過該一維像序列復(fù)包絡(luò)的相位匹配處理，完成進(jìn)動(dòng)目標(biāo)主體的相干積累，得到聚焦良好的二維圖像。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于距離像復(fù)包絡(luò)相位匹配處理的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，該方法包括以下步驟：

S1：構(gòu)造自適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)匹配濾波器，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合高速運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和脈沖壓縮

基于寬帶直采回波的匹配濾波脈沖壓縮處理，可以較好地保持回波的相干性，有利于微動(dòng)目標(biāo)的平動(dòng)補(bǔ)償。因此對(duì)于雷達(dá)觀測(cè)的空間進(jìn)動(dòng)目標(biāo)，考慮對(duì)回波進(jìn)行匹配濾波脈沖壓縮接收方法，具體步驟如下：

S1.1對(duì)回波進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，消除一維距離像的平移