[發(fā)明專(zhuān)利]基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分?jǐn)?shù)階小波變換域ISAR成像方法、設(shè)備、存儲(chǔ)介質(zhì)和產(chǎn)品

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310549027.5
• 申請(qǐng)日: 2023-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116660895A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史軍;孫德華;李鴻志;安思成;門(mén)子俊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/90
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分?jǐn)?shù)階小波變換域ISAR成像方法、設(shè)備、存儲(chǔ)介質(zhì)和產(chǎn)品，屬于雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有ISAR成像技術(shù)不能獲得高時(shí)頻分辨率和受交叉項(xiàng)影響導(dǎo)致成像質(zhì)量低問(wèn)題。本發(fā)明的方法包括：找到待處理信號(hào)在能量聚集的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換域下設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)階小波基函數(shù)，并通過(guò)半離散分?jǐn)?shù)階卷積對(duì)待處理信號(hào)進(jìn)行濾波分解，而后經(jīng)過(guò)魏格納分布表示分解信號(hào)，最終得到消除了交叉項(xiàng)的時(shí)頻表示。與傳統(tǒng)方法相比本發(fā)明保證了ISAR成像的高分辨率，而且又避免了交叉項(xiàng)的影響。因此本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的ISAR成像。本發(fā)明適用于逆合成孔徑雷達(dá)ISAR成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ISAR成像。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)(SAR)從機(jī)載和星載發(fā)展起來(lái)，它不僅能提供目標(biāo)的速度和位置信息，而且可以得到高分辨率空間雷達(dá)圖像。而當(dāng)雷達(dá)固定目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，這種情況下成像雷達(dá)為逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)，它可以全方位、全天候的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索，這在戰(zhàn)場(chǎng)偵察以及民用領(lǐng)域都具有重大價(jià)值。

經(jīng)典ISAR成像方法是對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)距離跟蹤和多普勒跟蹤后回波信號(hào)(其中m表示距離單元)不同距離下m的對(duì)信號(hào)r_m(t)進(jìn)行傅里葉變換(FT)可以得到一個(gè)二維的圖像：其中對(duì)于任意1≤m≤M，有R_m(ω)＝FT(r_m(t))，F(xiàn)T表示傅里葉變換，ω代表多普勒頻移。FT的經(jīng)典ISAR成像方法主要是針對(duì)的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，當(dāng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜非平穩(wěn)的比如旋轉(zhuǎn)、加速等時(shí)，回波信號(hào)變?yōu)榉瞧椒€(wěn)信號(hào)，那么通過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償往往得不到清晰的圖像。

此時(shí)需要采用采用時(shí)頻表示(TFR)的分析方法代替傅里葉變換進(jìn)行聚焦處理，具體是對(duì)距離m單元下做信號(hào)r_m(t)的TFR，并得到一個(gè)三維的距離-時(shí)間-多普勒立方圖：(對(duì)于任意1≤m≤M，對(duì)信號(hào)r_m(t)進(jìn)行TFR，可以得到一組關(guān)于時(shí)間-頻率的q_m(t,ω))。常見(jiàn)的TFR方法包括短時(shí)傅里葉變換(STFT)和魏格納-維爾分布(WVD)，但是STFT不能獲得高的時(shí)頻分辨率，WVD可以獲得高分辨率而WVD受交叉項(xiàng)的影響不能得到實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有ISAR成像技術(shù)不能獲得高時(shí)頻分辨率和受交叉項(xiàng)影響導(dǎo)致成像質(zhì)量低的問(wèn)題，提供了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分?jǐn)?shù)階小波變換域ISAR成像方法、設(shè)備、存儲(chǔ)介質(zhì)和產(chǎn)品。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明一方面，提供一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分?jǐn)?shù)階小波變換域ISAR成像方法，所述方法包括：

步驟1、獲取經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腎SAR回波信號(hào)其中M表示距離單元數(shù)量，t表示時(shí)間，初始化循環(huán)變量s＝0；

步驟2、更新循環(huán)變量s＝s+1，對(duì)一個(gè)s下的信號(hào)r_s(t)進(jìn)行分解，具體包括:

步驟2.1、將r_s(t)表示為信號(hào)f(t)，計(jì)算信號(hào)f(t)能量最佳聚集的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換域?qū)?yīng)的角度α_op^t；

步驟2.2、計(jì)算待分解的f(t)在其能量最佳聚集的α_opt角度分?jǐn)?shù)階傅里葉變換域上的支撐區(qū)間U_k＝[u_k-1,u_k]，其中1≤k≤K，K表示區(qū)間數(shù)量；

步驟2.3、根據(jù)支撐區(qū)間的類(lèi)型，計(jì)算出支撐區(qū)間的支撐區(qū)間中心c_k，構(gòu)建用于信號(hào)分解的分?jǐn)?shù)階小波基函數(shù)的分?jǐn)?shù)域形式，所述支撐區(qū)間的類(lèi)型包括有限支撐區(qū)間、最左端無(wú)限支撐區(qū)間和最右端無(wú)限支撐區(qū)間；

步驟2.4、對(duì)所述用于信號(hào)分解的分?jǐn)?shù)階小波基函數(shù)的分?jǐn)?shù)域形式進(jìn)行傅里葉變換的逆變換，其中，對(duì)變換元做尺度cscα_op^t伸縮，獲得基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的用于信號(hào)分解的分?jǐn)?shù)階小波基函數(shù)的時(shí)域形式；