[发明专利]一种提升三维干涉逆合成孔径雷达图像质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及干涉逆合成孔径雷达成像(Interferometric Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging)技术。

背景技术

ISAR可以全天时、全天候获取远距离目标的二维图像，引起了人们的广泛关注。通常而言，ISAR获得的图像是三维空间目标在距离-多普勒平面上的投影。然而对于机动目标来讲，其转动速率是未知的，这使得难以对目标ISAR像进行方位定标。另一方面，机动目标不同姿态及运动条件下相对于雷达的投影是不同的，这导致获得的ISAR像也不相同。这两方面都增加了ISAR目标识别及姿态确定的难度。

为了获得目标真实三维视图，人们提出了3D InISAR技术，它采用三天线相位干涉的办法获取目标的三维视图，并且其系统简单，易于实现，信号处理也比较简单，因而受到了广泛的重视。

获得高分辨且具有孤立散射点的ISAR图像是InISAR技术的关键。通常而言，雷达可通过发射大的宽带信号获得高距离分辨率。高的方位分辨率则通过目标相对于雷达较大的转角获取，然而这时目标机动运动会使得回波相位历程非线性，导致传统傅里叶变换成像获取的图像散焦严重；线性时频分析方法在保持相位的同时通常会导致分辨率下降，不利于获得孤立散射点；而非线性时频分析类方法会产生交叉项，并且其相位往往也会被破坏。

注意这样一个事实：在较短的雷达观测时间内，目标的转动可以近似认为是均匀的。倘若能利用这个特性，获得超分辨ISAR图像(较多孤立散射点)，并且保持散射点相位，则有可能获取高质量的机动目标三维视图。

综上所述，如何利用短孔径回波数据获取超分辨ISAR图像是干涉逆合成孔径雷达三维(Three-dimensional Interferometric Inverse Synthetic Aperture Radar，3D InISAR)领域一个亟待解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用谱估计技术提升干涉逆合成孔径雷达三维图像质量的方法，能够获得高质量的目标三维视图。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供一种提升干涉逆合成孔径雷达三维图像质量的方法，所述方法的技术方案是这样实现的：对回波数据预处理；

利用谱估计技术对回波数据进行方位向孔径外推，获得超分辨二维干涉合成孔径雷达图像干涉对；

对超分辨二维干涉合成孔径雷达图像配准并进行干涉处理，得到不同谱估计技术下的三维干涉逆合成孔径雷达图像。

其中，所述回波数据预处理是以天线A为基准，对各天线回波进行联合平动运动补偿处理，消除天线B和天线C与天线A的波程差，利用Keystone变换消除目标的距离徙动，即转动运动补偿。

其中，所述平动补偿处理包括包络对齐和相位自聚焦的平动补偿处理。

其中，利用Capon最小方差算法谱估计技术对回波数据进行方位向孔径外推，对外推后的回波数据进行成像处理，得到Capon超分辨二维干涉合成孔径雷达图像干涉对。

其中，利用Burg谱估计技术对回波数据进行方位向孔径外推，对外推后的回波数据进行成像处理，得到Burg超分辨二维干涉合成孔径雷达图像干涉对。

其中，基于Capon和Burg谱估计技术对超分辨二维干涉合成孔径雷达图像干涉对进行干涉处理，获得干涉相位差。

其中，根据干涉相位差反演目标的三维坐标，得到不同谱估计技术下的目标三维干涉逆合成孔径雷达图像。

(三)有益效果

本发明采用Capon和Burg谱估计技术获得了二维逆合成孔径雷达超分辨图像干涉对并进行干涉处理，最终获得了高质量的机动目标三维逆合成孔径雷达图像，解决了传统快速傅里叶变换成像方法容易导致图像散焦且仅能获得二维图像的问题，该发明提高了逆合成孔径雷达对机动目标的识别及姿态确定能力。

通过本发明，能够获得高质量的实测目标三维视图，对ISAR目标识别及姿态确定具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明提升三维干涉逆合成孔径雷达图像质量的方法流程图；

图2为两天线与目标的成像几何关系；

图3为观测目标光学图像；

图4a-图4b平动补偿后的回波信号及某一距离单元的WVD分布；

图5a-图5c为传统FFT方法处理的飞机ISAR图像及相位干涉图；

图6为传统FFT方法处理的飞机三维像；