CN106405551B - 一种v-fm信号体制isar二维成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种V‑FM信号体制ISAR二维成像方法，包括下述步骤：第一步，对V‑FM信号回波进行双通道解线频调处理；第二步，将双通道对应的解线频调信号分别做傅里叶变换，然后对其中一路做频域翻转处理，将其与另一路信号叠加合成目标高分辨一维距离像；第三步，对目标高分辨一维距离像进行方位向压缩，获取目标ISAR二维图像。本发明具有生产工艺简单、加工精度高的特点。本发明既能增大探测距离，又能提高距离分辨率，能够较好解决距离、速度联合测量模糊问题。

Description

一种V-FM信号体制ISAR二维成像方法
技术领域
本发明涉及微波雷达探测成像领域，具体涉及逆合成孔径雷达(ISAR)二维成像技术，尤其涉及到一种V-FM信号体制ISAR二维成像方法。
背景技术
据雷达信号理论，当雷达平均发射功率一定时，通过增大信号脉宽能够提高探测距离，通过大带宽信号能够提高距离分辨率。成像雷达就常常采用大时宽带宽积信号来提高探测距离和距离分辨率，方位向分辨主要通过目标和雷达的相对运动。
V-FM信号是一种常见的大时宽带宽信号，不仅具备良好的探测距离和距离分辨特性，而且鉴于其模糊函数接近图钉型，因此具有能够解决距离、速度联合测量模糊问题的优良特性。对V-FM信号特性分析、匹配滤波处理等方面的研究已有一些成果报道，但将大时宽带宽V-FM信号运用到ISAR成像中，获取目标高分辨一维距离像以及进行二维成像等方面研究暂未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种V-FM信号体制ISAR二维成像方法。
本发明是通过如下方式实现的：
一种V-FM信号体制ISAR二维成像方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，对V-FM信号回波进行双通道解线频调处理：
ISAR发射V-FM信号s(t)并接收目标回波信号sr(t)，下标r表示接收的目标回波信号，设第一通道中参考信号为sref-1(t)，第二通道中参考信号为sref-2(t)，下标ref表示参考信号，数字1和2分别表示第一个和第二个信号接收处理通道；将sr(t)分别送入第一通道和第二通道中与参考信号进行差频处理，得到两路输出信号为sif-1(t)和sif-2(t)，下标if表示差频处理后目标回波信号；
设ISAR发射V-FM信号s(t)为
其中exp(·)表示复指数信号，为虚数单位，f0为载波频率，γ是调频斜率，TP为脉冲宽度；
解线频调处理的第一通道和第二通道所对应的参考信号为
其中Rref为参考距离，c为电磁波传播速度；
第二步，第一通道和第二通道信号合成目标高分辨一维距离像：
对sif-1(t)和sif-2(t)分别进行傅里叶变换，得到对应通道的目标高分辨一维距离像
其中，f表示频率，FFTt[·]表示是针对t进行傅里叶变换计算；
以零频为中心，将H1(f)进行左右频域翻转，得到H3(f)＝flip[H1(f)]，flip[·]表示以零频为中心进行频率域翻转，然后合成得到目标高分辨一维距离像H(f)，
H(f)＝H2(f)+H3(f) (公式二)
第三步，运动补偿后方位向压缩成像：
将多次目标回波信号对应的高分辨距离像H(f)排列成二维矩阵，利用补偿算法进行运动补偿完成包络对齐和相位校准；然后进行方位向傅里叶变换，即可形成二维ISAR图像。
本发明优点在于：第一、V-FM信号属于大时宽带宽积信号，既能增大探测距离，又能提高距离分辨率。
第二、V-FM信号对应的模糊函数接近图钉型，能够较好解决距离、速度联合测量模糊问题。
第三、解线频调处理本身能够降低宽带雷达信号采样速率，大时宽带宽V-FM信号利用解线频调处理便于工程上实现。
附图说明
图1本发明流程示意图；
图2ISAR成像所用的飞机目标散射点模型；
图3双通道解线频调处理后合成的目标高分辨一维距离像运动补偿后的图；
图4ISAR二维成像结果图。
具体实施方式
现结合附图，详述本发明具体实施方式：
如图1、图2、图3所示，一种V-FM信号体制ISAR二维成像方法，包括以下步骤：第一步，对V-FM信号回波进行双通道解线频调处理：
ISAR发射V-FM信号s(t)并接收目标回波信号sr(t)，下标r表示接收的目标回波信号，设第一通道中参考信号为sref-1(t)，第二通道中参考信号为sref-2(t)，下标ref表示参考信号，数字1和2分别表示第一个和第二个信号接收处理通道；将sr(t)分别送入第一通道和第二通道中与参考信号进行差频处理，得到两路输出信号为sif-1(t)和sif-2(t)，下标if表示差频处理后目标回波信号；
设ISAR发射V-FM信号s(t)为
其中exp(·)表示复指数信号，为虚数单位，f0为载波频率，γ是调频斜率，TP为脉冲宽度；
解线频调处理的第一通道和第二通道所对应的参考信号为
其中Rref为参考距离，c为电磁波传播速度；
假定某点目标i到ISAR的距离为Ri，目标散射强度为σi，ISAR接收到目标i的回波信号为
第一通道和第二通道所对应的差频输出信号为：
设RΔ＝Ri-Rref，则公式六中信号可变换为
第二步，第一通道和第二通道信号合成目标高分辨一维距离像：
对sif-1(t)和sif-2(t)分别进行傅里叶变换，得到对应通道的目标高分辨一维距离像
其中，f表示频率，FFTt[·]表示是针对t进行傅里叶变换计算；
以零频为中心，将H1(f)进行左右频域翻转，得到H3(f)＝flip[H1(f)]，flip[·]表示以零频为中心进行频率域翻转，然后合成得到目标高分辨一维距离像H(f)，
H(f)＝H2(f)+H3(f) (公式二)
公式七sif-1(t)中复指数信号和sif-2(t)中复指数信号为距离项，对sif-1(t)和sif-2(t)中距离项分别进行傅里叶变换，得到对应通道的目标高分辨一维距离像为H1(f)和H2(f)；在H1(f)中，频率而在H2(f)中，将第一通道高分辨分辨H1(f)进行频率翻转得到H3(f)＝flip[H1(f)]并与第二通道高分辨分辨H2(f)相加，合成目标高分辨一维距离像H(f)；
第三步，运动补偿后方位向压缩成像：
将多次目标回波信号对应的高分辨距离像H(f)排列成二维矩阵，利用补偿算法进行运动补偿完成包络对齐和相位校准；然后进行方位向傅里叶变换，即可形成二维ISAR图像。
针对目标高分辨一维距离像H(f)，利用常见的ISAR运动补偿方法依次完成包络对齐和相位校准；公式七sif-1(t)和sif-2(t)中的复指数信号为多普勒频率项，对该项进行傅里叶变换完成方位向压缩；公式七sif-1(t)中复指数信号和sif-2(t)中复指数信号为视频相位(RVP)项，利用“去斜”处理去除，至此即完成了V-FM信号ISAR二维成像处理。
如图4所示，其中，V-FM信号载波f0＝10GHz，信号带宽500MHz，脉宽TP＝100us，可见最终目标ISAR成像聚焦效果良好。

Claims (1)

1.一种V-FM信号体制ISAR二维成像方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，对V-FM信号回波进行双通道解线频调处理：
ISAR发射V-FM信号s(t)并接收目标回波信号sr(t)，下标r表示接收的目标回波信号，设第一通道中参考信号为sref-1(t)，第二通道中参考信号为sref-2(t)，下标ref表示参考信号，数字1和2分别表示第一个和第二个信号接收处理通道；将sr(t)分别送入第一通道和第二通道中与参考信号进行差频处理，得到两路输出信号为sif-1(t)和sif-2(t)，下标if表示差频处理后目标回波信号；
设ISAR发射V-FM信号s(t)为
其中exp(·)表示复指数信号，为虚数单位，f0为载波频率，γ是调频斜率，TP为脉冲宽度；
解线频调处理的第一通道和第二通道所对应的参考信号为
其中Rref为参考距离，c为电磁波传播速度；
第二步，第一通道和第二通道信号合成目标高分辨一维距离像：
对sif-1(t)和sif-2(t)分别进行傅里叶变换，得到对应通道的目标高分辨一维距离像
其中，f表示频率，FFTt[·]表示是针对t进行傅里叶变换计算；
以零频为中心，将H1(f)进行左右频域翻转，得到H3(f)＝flip[H1(f)]，flip[·]表示以零频为中心进行频率域翻转，然后合成得到目标高分辨一维距离像H(f)，
H(f)＝H2(f)+H3(f) (公式二)
第三步，运动补偿后方位向压缩成像：
将多次目标回波信号对应的高分辨距离像H(f)排列成二维矩阵，利用补偿算法进行运动补偿完成包络对齐和相位校准；然后进行方位向傅里叶变换，即可形成二维ISAR图像。
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