[发明专利]分段线性估计的多项式拟合ISAR包络对齐方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及逆合成孔径雷达（ISAR）成像处理，具体是一种分段线性估计的多项式拟合ISAR包络对齐方法，适用于对低信噪（杂）信号进行包络对齐处理。

背景技术

逆合成孔径雷达（ISAR）通过发射大带宽信号实现距离高分辨、依靠雷达与目标间的相对运动被动形成合成阵列实现方位高分辨。目标相对于雷达的运动可分为转动和平动分量。转动分量为目标围绕某基准点转动，若将其平动分量加以补偿，则等效为平面转台模型。平动分量为目标姿态相对于雷达射线保持不变，目标各散射点相对于雷达的距离变化相同，平动分量对提高ISAR的方位分辨率没有贡献，但会引入距离包络偏移和回波初相调制。因此，在ISAR成像处理中，需要对平动进行精确补偿，平动补偿的第一步就是包络对齐。

在ISAR相干处理时间内，目标转角通常较小（一般3～5度），期间相邻脉冲对应目标一维距离像具有较强相关性，可以用来实现对包络偏移的估计。根据处理方式不同，ISAR包络对齐方法可大致分为两类。第一类是相邻相关处理的方法。由于相邻两次回波的距离像通常具有很强的相关性，根据它们的互相关函数峰值位置就可以确定它们之间的包络偏移量。由于仅对相邻距离像处理，该类方法通常对目标散射的起伏较敏感，且受噪声影响很大，通过滑窗和加权处理也只能在一定程度上改善相关包络对齐的性能，在低信噪比情况下仍具有很大的对齐误差。第二类是整体最优准则的对齐方法。通常而言，整体最优包络对齐相对于相邻相关处理方法具有更强的噪声稳健性，以平均距离像的熵最小或对比度最大为准则，通过优化求解各次回波间的包络偏移，但其在应对强噪声情况下会出现包络“突跳”现象，不能对目标包络进行有效的对齐。

在ISAR成像应用中，特别是对空间弱小目标探测中，由于目标距离远、散射截面积小及存在杂波等原因，回波信噪（杂）比通常较低。同时，为了提升雷达抗截获能力，需要发射低峰值功率的信号，这也将导致回波信噪比低。强噪声的存在会对包络产生较大的误差积累，使包络产生“漂移”，实录数据有时还会产生回波突跳的现象，即突然有某一次回波的距离像相对前面的回波有明显变化，然后又恢复正常。在强噪声条件下，基于现有包络对齐方法很难对包络误差进行精确补偿。强噪声将严重影响实包络距离像的相关性，即使利用整体最优包络对齐也不能克服强噪声干扰，难以实现精确的包络对齐，继而导致后续的ISAR成像工作失效。

发明内容

本发明的目的在于：针对强噪声测量条件下，现有包络对齐方法很难抑制目标回波包络漂移和回波突跳的问题，不能进行精确地包络对齐，本发明提出一种分段线性估计的多项式拟合ISAR包络对齐方法。区别于相邻相关方法和整体最优准则的对齐方法，本方法具有估计精度高，对噪声稳健的特点。

实现本发明的技术方案是利用高阶多项式拟合包络误差，将全孔径分割为若干个子孔径，将子孔径的包络误差近似为线性，通过估计各个子孔径包络误差，利用最小二乘方法最终实现全孔径包络误差的估计。具体实现步骤如下：

（1）对接收的目标回波进行距离向脉冲压缩得到的信号形式，k为目标中散射点的个数，为快时间，t_m＝mT为慢时间，m为整数，中包含了包络误差项ΔR(t_m)；

（2）构造包络误差函数为其中Q是拟合的多项式阶数；将包络误差函数系数写为向量形式β＝[a₁,a₂…a_Q]^T，其中[·]^T表示矩阵转置；对ΔR(t_m)求导，得到包络误差导数为