[發明專利]一種快速距離-多普勒域的自旋目標ISAR成像方法

在審

• 申請號: 202110015426.4
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112946640A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 李東;秦萌毅;楊志軍;譚曉衡;任金芝;萬俊;陳展野;謝飛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G06F17/14
• 代理公司: 重慶縱義天澤知識產權代理事務所(普通合伙) 50272
• 代理人: 舒夢來

1.一種基于距離-多普勒域的ISAR的成像方法，其特征在于，所述基于距離-多普勒域的ISAR的成像方法包括：

步驟一，首先將脈沖壓縮后的回波信號變換到距離多普勒域；

步驟二，使用曲線路徑搜索法，根據散射點半徑的大小把分布在多個距離單元的回波包絡積累到同一距離單元；

步驟三，進行匹配濾波，將匹配濾波完成后的信號變換到二維時域；

步驟四，初步完成散射點的ISAR成像；

步驟五，使用CLEAN算法去除多余的雜波而保留強點目標，得到精確的ISAR成像結果。

2.如權利要求1所述基于距離-多普勒域的ISAR的成像方法，其特征在于，所述步驟一中，將脈沖壓縮后的回波信號變換到距離多普勒域具體過程為：

設雷達的坐標為

0,R₀sinα,R₀cosα，

任意目標點P的坐標為

r_pcosωt_a+φ_p，r_psinωt_a+φ_p，z_p，

則雷達與散射點P的瞬時斜距可表示為：

其中t_a表示方位向時間變量，R₀為初始時刻雷達天線中心與坐標原點間的距離；

假設雷達發射線性調頻信號(Linear Frequency Modulation,LFM)

其中t_r表示為距離向時間變量，f_c表示為發射信號的載頻，T_p表示為脈沖寬度，γ表示為調頻斜率，w_r·表示為雷達信號的距離向包絡；

雷達接收的回波信號為：

其中，σ_p表示散射體反射系數，c表示電磁波傳播速度，w_a·表示方位向天線方向性函數；

將式(3)沿快時間t_r作傅里葉變換后進行距離向匹配濾波，則距離向脈沖壓縮后的點目標回波信號表示為

將(4)式變換到二維時域，則

其中sinc[·]為距離向脈沖壓縮后的復包絡，λ表示波長；

對高速自旋目標成像時，雷達觀測時間內目標轉過一個或者多個周期，因此散射點的瞬時斜距與多普勒頻率是時變的，且多普勒頻率f_d中含有三角函數；

對式(5)沿著t_a作傅里葉變換，求得其距離-多普勒域具體的解析表達式為：

其中

假定相干積累時間內目標的自旋轉速度恒定，在距離多普勒域中，式(6)即為單個散射點的信號，信號模型可表示為目標上所有散射點的距離多普勒信號之和，即

其中N表示旋轉目標上散射點的數量。

3.如權利要求1所述基于距離-多普勒域的ISAR的成像方法，其特征在于，所述步驟二中，根據散射點半徑的大小把分布在多個距離單元的回波包絡積累到同一距離單元中，在距離多普勒域中根據sinc[·]包絡的精確路徑提取信號能量，具體過程為：

由式(7)和式(8)可知，回波信號在距離多普勒域中的sinc[·]包絡類似于正弦曲線的形式，該曲線的形狀和位置由散射點的z_p和r_p(u和v)決定，對該曲線沿sinc[·]包絡搜索能量就能得到對應散射點在z_p和r_p位置的能量；在距離多普勒域中，散射點的位置坐標決定式為

在距離多普勒域中，信號能量提取方式可以定義為

其中，Dm，j表示圖像的提取結果，定義為被檢測的曲線，將沿曲線軌跡分布的能量變換到沿直線軌跡分布。