[发明专利]一种基于子孔径划分的ISAR成像包络对齐方法

说明书

技术领域

本发明一种基于子孔径划分的ISAR成像包络对齐方法，属于ISAR雷达成像技术方法。

背景技术

逆合成孔径雷达(ISAR)的关键技术包括平动补偿和转台成像等，其中平动补偿又分为包络误差补偿和相位误差补偿2个步骤。包络误差补偿一般利用包络对齐技术实现。精确的包络对齐是相位误差补偿的基础，又是高分辨成像的前提条件。

1980年代初期由Chen等提出包络对齐的互相关法以来，国内外学者又相继提出了多种ISAR包络对齐算法，大致可分为2类：第1类是最大相关处理方法，此类方法运用相邻距离像的相关性估计目标回波的包络徙动量，然后进行包络对齐处理，但其具有较强的噪声敏感性；第2类是整体最优准则处理方法，通常以平均距离像的熵最小或对比度最大为准则，通过优化算法求解各次回波间的包络偏移来进行包络对齐处理，此类方法利用了整体回波距离像的相关性信息，对噪声和散射起伏都具有较好的抑制作用，但一般需对全孔径包络误差进行搜索，相对于第1类方法运算量增大。实质上，两类包络对齐算法都是基于回波数据的相关性进行处理。但由于ISAR目标成像需要利用上百次回波(总转角一般要求大于等于5°)，随着视线角的变化，目标散射点相对雷达几何构型上会发生细微变化，从而引起包络漂移，产生较大的包络误差积累，这种情况随着分辨率的提升影响会更加剧烈，影响传统算法的包络对齐精度，从而影响最终的ISAR成像。

由于ISAR目标成像需要利用上百次回波(总转角一般要求大于5°)，随着视线角的变化，目标散射点相对雷达几何构型上会发生细微变化，从而引起包络漂移，产生较大的包络误差积累，这种情况随着分辨率的提升影响会更加剧烈，而传统方法的包络误差估计是全孔径相关方法，无法修正由于大积累转角引起的散射点散射系数起伏带来的全孔径回波包络相关性变差的问题，致使包络对齐误差累积增大，严重影响ISAR的方位向成像，造成方位成像的模糊。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于子孔径划分的ISAR成像包络对齐方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于子孔径划分的ISAR成像包络对齐方法，该方法的步骤包括：

(1)将ISAR成像周期所需的全孔径时间分为M个子孔径，每个子孔径长度相同；然后采用最小熵准则获取每个子孔径一阶包络误差导数向量ΔR′_m，m＝1,2...M；

其中，ΔR′_m为第m个子孔径的一阶包络误差导数向量；

则全孔径时间内的一阶包络误差导数向量为ξ：

ξ＝[ΔR′₁,ΔR′₂,...ΔR′_m,...ΔR′_M-1,ΔR′_M]^T(1)

(2)用每个子孔径的中心时刻t_m构造时间的序列α＝[t₁,t₂,...t_m,...t_M]^T，然后采用高阶多项式近似拟合包络误差，构造每个子孔径的包络误差函数为ΔR(t_m)：

其中，t₁为第一个子孔径的中心时刻，t₂为第二个子孔径的中心时刻，t_m为第m个子孔径的中心时刻，t_M为第M个子孔径的中心时刻，a_q为多项式系数，Q为包络误差拟合的阶数，q为子孔径的中心时刻t_m的阶数，q＝1,2,...Q；

对式(2)求导得到每个子孔径的一阶包络误差导数向量为ΔR′(t_m)：

(3)将步骤(2)得到的公式(3)进行展开，得到

根据步骤(1)得到的公式(1)可知，

令令多项式系数得到

(4)对于ξ＝φβ形式的超定矩阵，利用最小二乘法对包络误差函数中多项式系数β进行估计，得到：

(5)将步骤(4)得到的多项式系数β的估计结果带入到步骤(2)得到的公式(2)中，得到每个子孔径的包络误差函数的估计结果再利用公式(2)得到M个子孔径对应的包络误差值ΔR(t_m)；