本發(fā)明涉及一種結(jié)合多普勒展寬及多普勒中心估計(jì)的機(jī)載ISAR艦船成像最優(yōu)時(shí)刻選擇方法，屬于ISAR艦船成像中最優(yōu)成像時(shí)刻選擇的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

非合作艦船目標(biāo)的成像一直是雷達(dá)成像領(lǐng)域關(guān)注的一個(gè)方面。近年來(lái)我國(guó)海軍裝備發(fā)展迫切，艦載和機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)急需具備艦船高分辨率雷達(dá)成像能力，艦船類目標(biāo)的ISAR成像成為研究熱點(diǎn)。ISAR成像中，艦船成像的難度在于其運(yùn)動(dòng)形式的多樣化，對(duì)于機(jī)載ISAR艦船成像而言，不僅包括艦船和飛機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，還包括由于海面波浪起伏造成的橫搖、縱搖以及偏航這三種搖擺運(yùn)動(dòng)。若對(duì)艦船的搖擺運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合理的利用，可以在較短的成像時(shí)間內(nèi)獲得高質(zhì)量的艦船圖像，但實(shí)際情況下艦船的各維搖擺近似于正弦函數(shù)特性，且搖擺的幅度和周期各不相同，使得艦船在三維空間中做非平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，增加了艦船成像的復(fù)雜度。而載機(jī)與雷達(dá)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)能夠改變合成轉(zhuǎn)動(dòng)矢量的方向與大小，從而引起成像面的變化，更加增加了成像難度。

最優(yōu)成像時(shí)間選擇法首先選擇最佳成像數(shù)據(jù)段，然后通過(guò)傳統(tǒng)距離多普勒(RD)方法，即方位向通過(guò)快速傅里葉變換(FFT)即可成像。最優(yōu)成像時(shí)間選擇法比較典型的有：

1、彭石寶等人在“基于相位線性度的ISAR非平穩(wěn)目標(biāo)成像時(shí)間選擇新算法[J].電子與信息學(xué)報(bào),2010,32(12):2637-2640”提出基于相位線性度估計(jì)的最優(yōu)成像時(shí)間選擇方法。該方法基于目標(biāo)的平均距離像提取兩個(gè)特顯點(diǎn)距離單元信號(hào)來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)相位，選擇轉(zhuǎn)動(dòng)相位線性度最大的時(shí)間段作為成像時(shí)間，但運(yùn)算較為復(fù)雜，存在一定的局限性。

2、程玉平等人在“一種改進(jìn)的多普勒中心頻率估計(jì)方法[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),1999,26(1):44-48”提出基于多普勒中心估計(jì)的方法。但該方法在估計(jì)過(guò)程中可能會(huì)存在較大的估計(jì)誤差，影響估計(jì)精度。

不同于上述幾種方法，本發(fā)明通過(guò)一種數(shù)學(xué)概率密度模型來(lái)估計(jì)多普勒中心頻率和多普勒展寬頻率，不需要設(shè)置門限，并且結(jié)合兩個(gè)估計(jì)曲線再次對(duì)有效轉(zhuǎn)動(dòng)矢量的變化趨勢(shì)進(jìn)行估計(jì)，兩種方法的結(jié)合能夠有效的地減少估計(jì)誤差，具有良好的魯棒性，且其過(guò)程簡(jiǎn)單、計(jì)算量小。根據(jù)本發(fā)明人的了解，關(guān)于結(jié)合多普勒展寬及多普勒中心估計(jì)的ISAR艦船成像最優(yōu)時(shí)刻選擇方法，目前尚沒(méi)有公開發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)。

發(fā)明創(chuàng)造的目的

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)合多普勒展寬及多普勒中心估計(jì)的機(jī)載ISAR艦船成像最優(yōu)時(shí)刻選擇方法。

技術(shù)方案

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟:

一種機(jī)載ISAR艦船成像中心成像時(shí)刻選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)待處理的機(jī)載ISAR艦船成像的原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行解包以及距離向脈沖壓縮，再對(duì)整段ISAR數(shù)據(jù)進(jìn)行距離對(duì)準(zhǔn)和相位補(bǔ)償處理，并在距離向?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行截取；

步驟2，對(duì)距離對(duì)準(zhǔn)和相位補(bǔ)償處理過(guò)后的數(shù)據(jù)段進(jìn)行短時(shí)快速傅里葉變換處理，數(shù)據(jù)段以可成圖像的規(guī)則劃分為若干子段，通過(guò)式(1)和式(2)對(duì)于每個(gè)子段的圖像分別進(jìn)行多普勒展寬頻率f_ds和多普勒中心頻率f_dc估計(jì)，再分別進(jìn)行插值和擬合，從而得到兩條估計(jì)曲線Φ_ds和Φ_dc，

其中f_ds為多普勒展寬，f_dc表示多普勒中心頻率，·為點(diǎn)乘運(yùn)算，PRF為脈沖重復(fù)頻率，N_a為方位向脈沖數(shù)，p_n表示對(duì)F_n歸一化結(jié)果，F(xiàn)_n表示一維方位向包絡(luò)(下標(biāo)n表示方位向坐標(biāo))。

步驟3，對(duì)多普勒中心估計(jì)曲線Φ_dc取絕對(duì)值得|Φ_dc|，對(duì)|Φ_dc|和Φ_ds進(jìn)行歸一化處理，分別對(duì)|Φ_dc|、Φ_ds極值點(diǎn)位置和零點(diǎn)位置排序，以|Φ_dc|極值點(diǎn)位置和零點(diǎn)位置為準(zhǔn)，若Φ_ds極值點(diǎn)位置與|Φ_dc|極值點(diǎn)位置相差±500以內(nèi)，則保留該Φ_ds極值點(diǎn)；若Φ_ds零點(diǎn)位置與|Φ_dc|零點(diǎn)位置相差±500以內(nèi)，則保留該Φ_ds零點(diǎn)；若Φ_ds極值點(diǎn)位置等于|Φ_dc|零點(diǎn)位置，則舍棄該Φ_ds極值點(diǎn)，最終將所有保留的Φ_ds極值點(diǎn)和零點(diǎn)進(jìn)行插值擬合，獲得估計(jì)曲線即為新的估計(jì)有效轉(zhuǎn)動(dòng)矢量變化趨勢(shì)的曲線Φ_new。

步驟4，對(duì)步驟3處理得到的曲線Φ_new進(jìn)行差分處理，從而選取曲線Φ_new的極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方位向脈沖點(diǎn)數(shù)作為ISAR艦船成像的中心成像時(shí)刻。

步驟5，以步驟4中選擇的中心成像時(shí)刻，選取合適的脈沖數(shù)進(jìn)行積累成像，從而獲得ISAR艦船圖像。

本發(fā)明方法簡(jiǎn)單實(shí)用，主要適用于ISAR艦船成像的應(yīng)用領(lǐng)域。與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)與傳統(tǒng)的多普勒中心及多普勒展寬估計(jì)方法不同，本發(fā)明采用基于數(shù)學(xué)概率密度模型的估計(jì)方法，不需要設(shè)置門限，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

(2)與傳統(tǒng)的ISAR艦船最優(yōu)成像時(shí)刻選擇方法相比，本發(fā)明將多普勒中心估計(jì)及多普勒展寬估計(jì)方法進(jìn)行有效結(jié)合，從而減小有效轉(zhuǎn)動(dòng)矢量的估計(jì)誤差，提高估計(jì)精度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明時(shí)刻選擇方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

參閱附圖1，本發(fā)明的一種機(jī)載ISAR艦船成像中心成像時(shí)刻選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)待處理的機(jī)載ISAR艦船成像的原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行解包以及距離向脈沖壓縮，再對(duì)整段ISAR數(shù)據(jù)進(jìn)行距離對(duì)準(zhǔn)和相位補(bǔ)償處理，并在距離向?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行截??；

步驟2，對(duì)距離對(duì)準(zhǔn)和相位補(bǔ)償處理過(guò)后的數(shù)據(jù)段進(jìn)行短時(shí)快速傅里葉變換處理，數(shù)據(jù)段以可成圖像的規(guī)則劃分為若干子段，通過(guò)式(1)和式(2)對(duì)于每個(gè)子段的圖像分別進(jìn)行多普勒展寬頻率f_ds和多普勒中心頻率f_dc估計(jì)，再分別進(jìn)行插值和擬合，從而得到兩條估計(jì)曲線Φ_ds和Φ_dc，

其中f_ds為多普勒展寬，f_dc表示多普勒中心頻率，·為點(diǎn)乘運(yùn)算，PRF為脈沖重復(fù)頻率，N_a為方位向脈沖數(shù)，p_n表示對(duì)F_n歸一化結(jié)果，F(xiàn)_n表示一維方位向包絡(luò)(下標(biāo)n表示方位向坐標(biāo))。

步驟3，對(duì)多普勒中心估計(jì)曲線Φ_dc取絕對(duì)值得|Φ_dc|，對(duì)|Φ_dc|和Φ_ds進(jìn)行歸一化處理，分別對(duì)|Φ_dc|、Φ_ds極值點(diǎn)位置和零點(diǎn)位置排序，以|Φ_dc|極值點(diǎn)位置和零點(diǎn)位置為準(zhǔn)，若Φ_ds極值點(diǎn)位置與|Φ_dc|極值點(diǎn)位置相差±500以內(nèi)，則保留該Φ_ds極值點(diǎn)；若Φ_ds零點(diǎn)位置與|Φ_dc|零點(diǎn)位置相差±500以內(nèi)，則保留該Φ_ds零點(diǎn)；若Φ_ds極值點(diǎn)位置等于|Φ_dc|零點(diǎn)位置，則舍棄該Φ_ds極值點(diǎn)，最終將所有保留的Φ_ds極值點(diǎn)和零點(diǎn)進(jìn)行插值擬合，獲得估計(jì)曲線即為新的估計(jì)有效轉(zhuǎn)動(dòng)矢量變化趨勢(shì)的曲線Φ_new。

步驟4，對(duì)步驟3處理得到的曲線Φ_new進(jìn)行差分處理，從而選取曲線Φ_new的極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方位向脈沖點(diǎn)數(shù)作為ISAR艦船成像的中心成像時(shí)刻。

步驟5，以步驟4中選擇的中心成像時(shí)刻，選取合適的脈沖數(shù)進(jìn)行積累成像，從而獲得ISAR艦船圖像。