[發明專利]一種超高音速目標成像方法

有效

• 申請號: 202011274953.9
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112630778B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 莊志洪;俞雷;沈曉峰;莊玉玲;楊蘇成;常多
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰

1.一種超高音速目標成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

(10)亞音速目標數據處理：將實測亞音速目標總回波數據處理為各幀回波數據點集并保存到各幀的二維采樣矩陣中；

(20)亞音速目標運動一維距離成像：提取兩幀回波數據分別到原始回波矩陣S(m,n)中，通過IFFT變換和圖像拼接，得到兩幀運動距離像；

(30)亞音速目標靜止成像：設置回波距離門，根據兩幀運動距離像及熵值測速法測出兩幀下的目標速度值，并對原始回波矩陣S(m,n)進行速度補償，再次通過IFFT變換和像拼接，得到亞音速目標靜止一維距離像；

(40)等效超高音速目標運動一維距離像：設置超高音速的速度值，分別計算兩幀亞音速目標靜止一維距離像對應的超高音速目標相應位置及幅值大小，并將靜止目標回波乘以高速等效因子，獲得超高音速相位信息，根據高速目標位置、幅度和相位信息等效出兩幀的超高音速目標運動一維距離像；

(50)超高音速目標靜止一維距離成像：用熵值測速法測出兩幀運動距離像下的超高音速的速度大小，并對超高音速回波數據矩陣S2(m,n)作速度補償，再通過IFFT變換和像拼接算法得到兩幀的超高音速目標靜止一維距離像；

所述(20)亞音速目標運動一維距離成像步驟包括：

(21)逆傅里葉變換：將兩幀的原始回波矩陣S(m,n)每一行N個數據做IFFT計算，從而獲得目標的距離像冗余矩陣S1(m,n)；

(22)距離像拼接：按如下的最大值拼接算法將兩幀距離像二維冗余矩陣拼接為一維距離像，以此獲得兩幀目標的運動一維距離像

Q_s＝fix(m_LT_s/T_u)

n_e＝N×mod(m_LT_s/T_u,1)

sndr＝Q_sN+mod(n_e-W+N,N)

W_p＝NT_P/T_u

m＝m_L,m_L+1,...,m_H-1,m_H

q＝fix[(mT_s-dt)/T_u]+1

n_e＝N×mod(mT_s/T_u,1)

n_s＝mod(n_s-W+N,N)

q_s＝q×N

式中，Q_s為第m_L個采樣點m_LT_s所在不模糊時間長度，N為脈沖個數，T_s為采樣時間，dt為時間分辨率，n_e為該采樣點對應的結束位置，n_s為開始位置，sndr為開始位置，W為有效距離像寬度，T_u為不模糊距離窗，Z為去冗余后提取出的距離像存放數組，S1(m,n)為距離像冗余矩陣；

所述(30)亞音速目標靜止成像步驟包括：

(31)亞音速目標靜止一維距離成像獲取：將原始回波矩陣S(m,n)乘上如下的相位因子并作IFFT變換和距離像拼接求出靜止一維距離像，其中為熵值測速法估計的速度值

(32)求熵值：先設置不同的速度估計值，求出兩幀目標的運動一維距離像的熵，根據如下公式求出兩幀像的最小的熵，其速度估計值即為測出的目標運動速度值：

V＝min(H_x(A,V_x))

式中，H_x(A,V_x)為以估計速度V_x得到的熵，A(i,V_x)為目標的一維距離像序列，N為脈沖個數，V為當熵最小時的估計速度值；

所述(40)等效超高音速目標運動一維距離像步驟包括：

(41)計算位置信息：求出兩幀目標時間位移量

t_R為第一幀時間位置，V_s為超高音速，T_u為不模糊距離窗，N為脈沖個數，T_s為采樣時間，dv為速度分辨率；

(42)計算相位信息：根據下述高速等效因子W，計算兩幀目標的超高音速相位信息

V_s為超高音速，T_r為脈沖周期，f_n為步進頻率，T_s為采樣時間，C為光速，m為采樣單元序號；

(43)計算幅度信息：分別求出兩幀目標總衰減因子

其中，衰減系數為接收功率的減少值，P_r為接收功率值，dR為運動長度R的變化值；

(44)計算出距離像：根據求出的高速目標位置、幅度和相位信息，推算出兩幀的目標回波，并作IFFT變換和像拼接，得到對應的超高音速目標的運動一維距離像；

所述(50)超高音速目標靜止一維距離成像步驟包括：

(51)求熵值：先設置不同的超高音速速度估計值，求出兩幀目標的運動一維距離像的熵，根據如下公式求出兩幀像的最小的熵，其速度估計值即為測出的目標超高音速運動速度值：

V＝min(H_x(A,V_x))

式中，H_x(A,V_x)為以估計速度V_x得到的熵，A(i,V_x)為目標的一維距離像序列，N為脈沖個數，V為當熵最小時的估計超高音速速度值；

(52)超高音速目標靜止一維距離像獲取：將超高音速回波數據矩陣S2(m,n)乘上如下的相位因子并作IFFT變換和距離像拼接求出靜止一維距離像，其中為熵值測速法估計的超高音速速度值，