一种参数优化二维空变相位误差补偿的ISAR成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115015924A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210493994.X(22)申请日2022.04.29(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人王家东刘若晨李亚超张磊丁家宝(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205专利代理师陈宏社王品华(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书4页说明书8页附图2页(54)发明名称一种参数优化二维空变相位误差补偿的ISAR成像方法(57)摘要本发明提出了一种参数优化二维空变相位误差补偿的ISAR成像方法，用于解决现有技术中存在的低信噪比环境下，ISAR图像聚焦效果较差的技术问题，实现步骤为：对回波数据进行距离向脉冲压缩；建立二维空变相位误差补偿的回波函数；建立二维空变相位误差补偿的图像熵函数；对空变相位误差参数进行粗估计；获取二维空变相位误差补偿ISAR图像。本发明在低信噪比环境下能够有效提高ISAR图像聚焦效果，减小ISAR成像的复杂度，可以用于运动目标识别、目标分类、特征提取。CN115015924ACN115015924A权利要求书1/4页1.一种参数优化二维空变相位误差补偿的ISAR成像方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对回波数据进行距离向脉冲压缩：对固定在地面包含N个虚拟孔径的逆合成孔径雷达ISAR发射的中心频率为fc的H个线性调频信号，经过运动目标反射的回波信号进行距离向脉冲压缩，得到距离脉压后的回波数TT据S＝[s1，s2，...，sn，...，sN]，其中，N≥2，H≥2，h＝1，2，，H，[·]表示转置操作，sn表示第n个虚拟孔径对应的包含K个距离单元的距离脉压后的回波数据，sn＝[sn，1，sn，2，...，sn，k，...，sn，K]，K≥2，sn，k表示第k个距离单元，sn，k＝σ·r·t·w，r＝exp[‑j4πRt(n)(fc+k)/c]，t＝exp[‑j4πRr(n)k/c]，w＝exp[‑j4πRr(n)/λ]，σ表示运动目标的反射系数，j表示虚数单位，c表示光速，Rt(n)表示目标平动运动的瞬时距离，Rr(n)表示目标旋转运动的瞬时距2离，Rr(n)＝A+Dn+Cn，A、D和C分别表示目标旋转运动距离的常数项、一次项系数和二次项系数，C＝μyA+μxD，μx和μy表示C关于A和D的线性系数，ξx、ξy分别表示回波数据S的方位向、距离向的空变相位误差参数，λ、B和prf分别表示线性调频信号的波长、带宽和脉冲重复频率；(2)建立二维空变相位误差补偿的回波函数S′：2将Rr(n)代入w中，得到w＝δ·exp[‑j4π(μyA+μxD)n/λ]，并将其中第二项的共轭结果exp2[j4π(μyA+μxD)n/λ]作为回波数据S的二维空变相位误差补偿项，然后建立以exp[j4π(μyA+2μxD)n/λ]为元素且大小为N×N的二维空变相位误差补偿矩阵再对与距离脉压后的回波数据S进行点乘，得到维度为N×K的二维空变相位误差补偿后的回波函数S′＝[s′1，sT′2，...，s′k，...，s′K]，其中，s′k表示第k列向量，s′k＝[s′1，k，s′2，k，…，s′n，k，…，s′N，k]，2s′n，k表示第n个元素，s′n，k＝sn，k·exp[j4π(μyA+μxD)n/λ]；(3)建立二维空变相位误差补偿的图像熵函数：(3a)对二维空变相位误差补偿的回波函数S′中的每列s′k进行逆离散傅里叶变换，得到维度为H×K二维空变相位误差补偿的图像函数G，并将A、D、μx和μy代入到G中，实现对G的重写，得到维度为H×K的重写的二维空变相位误差补偿后的图像函数G′；(3b)通过重写的二维空变相位误差补偿后的图像函数G′计算G′的图像熵函数E(ξx，ξy)：其中，|·|表示绝对值操作，Q表示G′的能量密度，g′h，k表示G′的第h行第k列元素；(4)对空变相位误差参数进行粗估计：计算目标运动的横滚角、俯仰角、偏航角的角速度ωr、ωp、ωy，以及角加速度ωr、ωp、ωy，并通过计算结果对空变相位误差参数ξx、ξy进行粗估计：2CN115015924A权利要求书2/4页其中，分别表示回波数据S的方位向和距离向的空变相位误差参数ξx、ξy的粗估计结果，i1、i2、i3分别表示ISAR视线的方向向量ilos中的第一、二、三个元素，ilos＝[i1，i2，i3]；(5)获取二维空变相位误差补偿ISAR图像：(5a)通过二维空变相位误差补偿的图像熵函数E(ξx，ξy)，并对E(ξx，ξy)中的进行ξx、ξy的一阶求偏导，得到在(ξx，ξy)处的二维空变相位误差补偿的图像熵梯度函数其中，