[发明专利]基于修正牛顿迭代的ISAR横向定标与越多普勒走动校正方法

说明书

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于修正牛顿迭代的ISAR横向定标与越多普勒走动校正方法。包括以下步骤：S1对目标原始回波进行平动补偿，获取目标平动补偿后目标的一维距离像序列；S2获取ISAR图像熵关于目标转速ω、等效旋转中心纵坐标yO的梯度与Hessian矩阵；S3对Hessian矩阵进行修正；S4通过修正牛顿迭代法估计目标转速、等效旋转中心，实现ISAR横向定标与越多普勒单元走动校正。通过本发明可提升低信噪比与稀疏孔径条件下目标转角估计精度，从而提升ISAR横向定标精度，校正散射点越多普勒单元走动，改善ISAR图像聚焦效果。另外，本发明估计目标转速的迭代收敛速度快，运算效率高，可应用于实时ISAR成像系统，具有重要工程应用价值。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于修正牛顿迭代的ISAR横向定标与越多普勒单元走动校正方法。

背景技术

逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术可获取运动目标的高分辨率二维图像，捕获目标二维尺寸、结构特征，是空间目标识别的重要技术手段，已在空间目标监视、导弹防御、航空管制、雷达天文学等领域获得广泛应用。

ISAR横向定标技术即将ISAR图像方位向坐标从多普勒频率转换为实际距离，是通过ISAR图像估计目标尺寸、结构的前提。目标运动可分为平动和转动，在补偿平动后，目标转动产生的多普勒可实现ISAR图像横向分辨。ISAR横向分辨率由目标在成像累积时间内的转角决定，因此，ISAR横向定标可等效为目标转角估计问题。由于成像累积时间较短，一般可假设目标匀速转动，因而ISAR横向定标可进一步等效为目标转速估计问题。此外，目标旋转除了产生ISAR横向分辨所需的多普勒频率，还会使目标散射点发生越多普勒单元走动，导致ISAR图像散焦，需加以校正。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在低信噪比或者雷达回波欠采样条件下，ISAR横向定标的精度与鲁棒性较低，难以满足工程实际需求，且运算效率较低，难以满足ISAR实时成像需求。

本发明的思路是针对现有ISAR横向定标与多普勒走动校正技术在运算效率与鲁棒性方面的不足，提出一种基于修正牛顿迭代的ISAR横向定标与越多普勒走动校正方法。该方法通过修正牛顿迭代方法估计目标转速与等效旋转中心，提升参数估计的收敛速度，以及在低信噪比与雷达回波欠采样条件下的鲁棒性，并在ISAR横向定标的同时校正由目标转动引起的散射点越多普勒单元走动，以改善ISAR图像聚焦效果。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于修正牛顿迭代的ISAR横向定标与越多普勒单元走动校正方法，包括以下步骤：

S1对目标原始回波进行平动补偿，获取目标平动补偿后目标的一维距离像序列：

通过传统ISAR平动补偿方法补偿由目标平动引起的包络与相位误差，传统ISAR平动补偿分包络对齐与自聚焦两步进行，其中包络对齐可采用互相关法(保铮,邢孟道,王彤.雷达成像技术[M].北京:电子工业出版社,2005,第237页)，自聚焦可采用相位梯度算法(PGA)(Wahl D.E.,Eichel P.H.,Ghigetia D.C.,“Phase gradient auto-focus robusttool for high resolution SAR phase correction,”IEEETrans.Aerosp.Electron.Syst.,vol.30,no.3,pp.827-835,1994)。由于ISAR成像累积时间较短，通常认为目标在平动补偿后进行匀速转动，此时，目标一维距离像序列可表示为：