CN112965057B - 一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法 - Google Patents
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Abstract
一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法，本发明涉及近场转台目标的转动速度估计和定标方法。本发明是为了解决现有近场ISAR成像的方法假设目标的运动参数已知，并未涉及近场目标运动参数的估计，导致近场ISAR成像畸变的问题。过程为：一、得到目标的R‑D图像；二、计算一维距离像中各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，判断该距离单元是否存在特显点；三、获得信号的各次相位系数的估计值；四、估计目标转动速度的估计值；五、根据目标的转动速度的估计值，确定目标散射点在R‑D图像上的映射关系，对目标R‑D图像进行插值操作，获得反应目标真实形状和尺寸的ISAR图像。本发明用于雷达技术领域。
Description
技术领域
本发明属于雷达技术领域，涉及近场转台目标的转动速度估计和定标方法。
背景技术
传统ISAR工作在远场平面波的假设下，目标与雷达的距离远大于目标的横向尺寸，通过距离公式的近似，远场ISAR成像方法获得的成像结果可以反应目标的真实形状，继而横向定标技术可以从回波或图像中估计目标的运动参数，计算方位向单元代表的实际物理尺寸，得到目标的尺寸信息。然而随着ISAR新的应用场景不断涌现，雷达可能工作在近场条件下，即目标与雷达的距离较近，和目标的横向尺寸相当，此时的距离公式无法近似，原有的远场成像方法无法得到目标的正确形状，远场横向定标方法也无法估计出目标的转动速度。目前，解决近场ISAR成像的方法主要有后向投影算法和二重积分算法，成像结果可以反应目标的形状和尺寸，但是这些方法假设目标的运动参数已知，并未涉及近场目标运动参数的估计，导致近场ISAR成像畸变。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有近场ISAR成像的方法假设目标的运动参数已知，并未涉及近场目标运动参数的估计，导致近场ISAR成像畸变的问题，而提出一种近场目标转动速度估计和定标方法。
一种近场目标转动速度估计和定标方法具体过程为：
步骤一、雷达接收近场目标的回波信号，对信号进行运动补偿，得到运动补偿后的雷达回波s(n,m)，利用距离-多普勒算法对运动补偿后的雷达回波s(n,m)进行处理，得到目标的R-D图像S(kn,km)；
其中，n为离散快时间采样单元数，m为脉冲数，kn为距离单元数，km为多普勒单元数；
具体过程为：
雷达接收近场目标的回波信号，对信号进行运动补偿，得到运动补偿后的雷达回波s(n,m)，对运动补偿后的雷达回波s(n,m)进行距离向处理，获得目标的一维距离像S(kn,m)，对目标的一维距离像S(kn,m)在方位向进行傅里叶变换，获得目标的R-D图像S(kn,km)；
步骤二、计算一维距离像S(kn,m)中各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，判断该距离单元是否存在特显点；
步骤三、选择步骤二中存在特显点的距离单元，利用积分型广义三次相位函数IGCPF对该距离单元对应慢时间信号sk(m)进行三次多项式相位信号参数估计，获得信号的各次相位系数的估计值；
步骤四、基于步骤三中信号的各次相位系数的估计值估计目标转动速度的估计值；
步骤五、根据步骤四中目标的转动速度的估计值，确定目标散射点在R-D图像上的映射关系，并利用双三次图像插值算法对目标R-D图像进行插值操作，获得反应目标真实形状和尺寸的ISAR图像。
本发明的有益效果为：
现有的近场转台目标的ISAR成像算法需要已知目标的转动速度，对目标回波进行积分，计算量较大；而对目标转动速度的估计均是在远场平面波假设下进行的，在近场条件下不再适用。本发明给出了一种近场条件下转台目标转动速度的估计方法，在获得目标转动速度的前提下，利用R-D图像插值的方法获得目标的近场成像结果，该结果可以反应目标的真实形状和尺寸。本发明对运动补偿后的近场转台目标雷达回波进行处理，采用远场R-D成像算法获得目标的R-D图像；利用归一化幅度方差选择具有特显点的距离单元；对这些距离单元的慢时间信号进行积分型广义三次相位函数(IGCPF)参数估计，获得信号的相位参数；根据近场转台目标转动速度与信号相位参数的关系，估计目标的转动速度；利用目标的转动速度确定近场目标散射点在R-D图像上的映射关系，利用图像插值算法对R-D图像进行插值，完成目标的近场成像和定标，解决近场ISAR成像畸变的问题。
与传统的转动速度估计和近场成像算法相比本发明具有以下优点：
(1)给出了近场转台目标转动速度的估计方法；
(2)利用图像插值算法对近场目标进行成像和定标，与传统近场成像方法相比提高了运算效率；
(3)该算法获得的成像结果可以准确反应近场目标的形状和尺寸。
附图说明
图1为本发明的算法流程图；
图2为简单散射点模型图；
图3为简单散射点模型-雷达与目标相对位置关系图；
图4为简单散射点模型-转台目标R-D成像结果(ω＝0.25rad/s)图；
图5为简单散射点模型-[647590114135148]距离单元转动速度估计结果图；
图6为简单散射点模型-转台目标近场成像和定标结果(ω＝0.25rad/s)图；
图7a为简单散射点模型-[647590114135148]距离单元转动速度ω＝0.20rad/s估计结果图；
图7b为简单散射点模型-[647590114135148]距离单元转动速度ω＝0.30rad/s估计结果图；
图8a为简单散射点模型-转台目标R-D成像结果(ω＝0.20rad/s)图；
图8b为简单散射点模型-转台目标近场成像和定标结果(ω＝0.20rad/s)图；
图8c为简单散射点模型-转台目标R-D成像结果(ω＝0.30rad/s)图；
图8d为简单散射点模型-转台目标近场成像和定标结果(ω＝0.30rad/s)图；
图9为复杂散射点模型图；
图10为复杂散射点模型-雷达与目标相对位置关系图；
图11为复杂散射点模型-转台目标R-D成像结果(ω＝0.25rad/s)图；
图12为复杂散射点模型-距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差图；
图13为复杂散射点模型-具有特显点的10个距离单元转动速度估计结果图；
图14为复杂散射点模型-转台目标近场成像和定标结果图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法具体过程为：
雷达接收近场目标的回波信号，对信号进行运动补偿，将目标转化为转台目标，利用R-D算法成像，分别获得目标的一维距离像和R-D图像。利用目标的一维距离像进行目标转动速度的估计，计算各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，选择具有特显点的距离单元；对该距离单元的三次多项式相位信号进行积分型广义三次相位函数(IGCPF)参数估计，获得信号的各次相位系数；利用各次相位系数，估计目标的转动速度。在获得目标的转动速度后，建立成像平面网格，计算每个网格坐标在R-D图像上距离向和多普勒向的位置，并利用双三次图像插值算法，将目标的R-D图像插值到成像网格上，最终获得近场目标的ISAR成像和定标结果。
步骤一、雷达接收近场目标(目标与雷达的距离较近，即不满足目标与雷达的距离远大于目标的尺寸)的回波信号，对信号进行运动补偿，得到运动补偿后的雷达回波s(n,m)，利用距离-多普勒(R-D)算法对运动补偿后的雷达回波s(n,m)进行处理，得到目标的R-D图像S(kn,km)；
其中，n为离散快时间采样单元数，m为脉冲数，kn为距离单元数，km为多普勒单元数；
具体过程为：
雷达接收近场目标的回波信号，对信号进行运动补偿，得到运动补偿后的雷达回波s(n,m)，对运动补偿后的雷达回波s(n,m)进行距离向处理，获得目标的一维距离像S(kn,m)，对目标的一维距离像S(kn,m)在方位向进行傅里叶变换，获得目标的R-D图像S(kn,km)；
步骤二、计算一维距离像S(kn,m)中各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，判断该距离单元是否存在特显点；
步骤三、选择步骤二中存在特显点的距离单元，利用积分型广义三次相位函数IGCPF对该距离单元对应慢时间信号sk(m)进行三次多项式相位信号参数估计，获得信号的各次相位系数的估计值；
步骤四、基于步骤三中信号的各次相位系数的估计值估计目标转动速度的估计值；
步骤五、根据步骤四中目标的转动速度的估计值，确定目标散射点在R-D图像上的映射关系(第i个网格在R-D图像上的距离向位置kni和多普勒向位置kmi分别为并利用双三次图像插值算法对目标R-D图像进行插值操作，获得反应目标真实形状和尺寸的ISAR图像(S(kni,kmi))(插值后的图像可以反应目标的真实坐标，进而获得目标的形状和尺寸)。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤二中计算一维距离像S(kn,m)中各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，判断该距离单元是否存在特显点；
具体过程为：
计算一维距离像S(kn,m)中各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，归一化幅度方差定义为/>
其中，E表示取均值运算；k为某一距离单元数；
当归一化幅度方差值小于0.12，初步认为对应的距离单元中存在孤立的特显点，在初步认为存在孤立的特显点对应的距离单元中选择归一化幅度方差值最小的8-10个距离单元(8个、9个或10个最小的归一化幅度方差值对应的距离单元)，作为最终存在特显点的距离单元。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述步骤三中选择步骤二中存在特显点的距离单元，利用积分型广义三次相位函数IGCPF对该距离单元对应慢时间信号sk(m)进行三次多项式相位信号参数估计，获得信号的各次相位系数的估计值；具体过程为：
步骤三一、假设距离单元对应的慢时间三次多项式相位信号的离散形式为sk(m)＝σ0exp[j(a1m+a2m2+a3m3)]，
其中，M为方位向信号长度，σ0为信号幅度，ap表示各次相位系数，p＝1,2,3；j为虚数单位，j2＝-1；
步骤三二、步骤三一中信号sk(m)的广义三次相位函数GCPF定义为
其中，(·)*为信号的共轭，β为三次相位系数a3的搜索变量；
步骤三一中信号sk(m)的积分型广义三次相位函数IGCPF为广义三次相位函数GCPF沿时间轴积累，步骤三一中信号sk(m)的积分型广义三次相位函数IGCPF定义为
步骤三一中信号sk(m)的积分型广义三次相位函数IGCPF在β＝12a3处产生峰值，步骤三一中信号sk(m)的三次相位系数a3的估计值通过下式获得
步骤三三、利用积分型广义三次相位函数IGCPF估计得到的对步骤三一中信号sk(m)进行相位解调，得到二次多项式相位信号
上述二次多项式相位信号sk1(m)的三次相位函数CPF为
其中，γ为二次相位系数a2的搜索变量；
二次多项式相位信号sk1(m)的积分型三次相位函数ICPF为三次相位函数CPF沿时间轴积累，二次多项式相位信号sk1(m)的积分型三次相位函数ICPF定义为
二次多项式相位信号sk1(m)的积分型三次相位函数ICPF在γ＝2a2处产生峰值，信号sk(m)的二次相位系数a2的估计值通过下式估计
步骤三四、信号sk(m)的一次相位系数a1的估计值通过下式估计
其中，α为一次相位系数a1的搜索变量；
获得信号的各次相位系数的估计值：
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤四中基于步骤三中信号的各次相位系数的估计值估计目标转动速度的估计值；具体过程为：
近场转台目标上某一散射点P到雷达的距离为
其中，R0为雷达到目标中心的距离，(x,y)＝(rPcosθP,rPsinθP)为目标散射点在目标坐标系(以目标中心为原点的笛卡尔坐标系，表述目标散射点的分布情况)中的坐标表示，ω为目标的转动速度，tm＝mTr为慢时间，Tr为脉冲重复周期；rP为目标散射点的极径，θP为目标散射点的极角；
传统ISAR工作于远场平面波假设下，即目标与雷达的距离较大，远大于目标的尺寸R0＞＞rP，此时雷达入射波可以近似为平面波。在近场条件下(目标与雷达的距离较近，即不满足R0＞＞rP这一条件)，远场平面波(传统ISAR工作于远场平面波假设下，即目标与雷达的距离较大，远大于目标的尺寸R0＞＞rP，此时雷达入射波可以近似为平面波。)假设R0＞＞rP不再成立，但依然满足小转角条件ωtm≈0，将散射点P到雷达的距离公式在ωtm＝0处进行泰勒级数展开
其中，RP(t0)为初始时刻散射点P与雷达的距离，为中间变量；
在近场条件下，某一距离单元内(RP(t0)确定)散射点P的雷达回波信号(忽略恒定相位项)为
其中，λ为雷达发射信号的载波波长，
设置中间变量a、b、c
在某一距离单元内(RP(t0)确定)，当雷达回波信号的各次相位系数a1、a2、a3已知时(a1、a2、a3未知，计算时由替换)，计算中间变量/>和a、b、c的值，近场条件下目标的转动速度由/>确定；
由此，利用步骤三中信号各次相位系数估计的结果估计中间变量和a、b、c的值，进而获得目标转动速度的估计值/>
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述步骤五中根据步骤四中目标的转动速度的估计值确定目标散射点在R-D图像上的映射关系(第i个网格在R-D图像上的距离向位置kni和多普勒向位置kmi分别为/>和并利用双三次图像插值算法对目标R-D图像进行插值操作，获得反应目标真实形状和尺寸的ISAR图像S(kni,kmi)(获得目标的坐标就可以反应目标的真实形状和尺寸了)；具体过程为：
建立目标成像平面，成像平面被划分为L×L个网格，第i个网格的坐标为(xi,yi)；
将步骤四中近场条件下的距离公式RP(tm)代入到目标的R-D图像(步骤一得到的)并忽略高次项得确定第i个网格在R-D图像上的距离向位置kni和多普勒向位置kmi分别为/>和/>
其中，Tp为雷达发射信号脉冲宽度，Tall为雷达成像相干积累时间，Δfr为距离向频率单元宽度，Δfd为方位向频率单元宽度，Γ为雷达发射信号脉冲调制频率，C′为电磁波传播速度，Ri(t0)为初始时刻第i个网格与雷达的距离， 为第i个网格的极坐标表示，(xi,yi)为第i个网格的坐标；
利用第i个网格在R-D图像上的距离向位置kni和多普勒向位置kmi出现的位置关系，将目标R-D图像S(kn,km)利用双三次图像插值方法插值到成像网格(kni,kmi)，双三次图像插值过程表示为
其中，S(kni,kmi)为插值后的图像，表示向下取整，kni为第i个网格的坐标在距离向的位置，kmi为第i个网格的坐标在多普勒向出现的位置，S(kn,km)为目标的R-D图像，kn为距离单元数，km为多普勒单元数，kn＝-N/2,-N/2+1...N/2-1，km＝-M/2,-M/2+1...M/2-1，N为距离向信号长度，M为方位向信号长度，u(s)(u(kn-kni)和u(km-kmi))为双三次插值内核，s为插值像素点(kni,kmi)与邻近参考像素点(kn,km)的距离；
通过上述插值过程，获得成像平面每个网格点在R-D图像上的值S(kni,kmi)，最终获得近场目标的ISAR成像和定标结果。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述u(s)定义为
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例具体是按照以下步骤制备的：
由于近场目标ISAR成像实测数据缺乏，本发明主要利用仿真数据来进行验证，可以证明本发明对近场转台目标转动速度估计和定标的有效性。
图2为简单目标散射点模型，图3为近场转台目标ISAR成像雷达与目标的相对位置关系，目标转动速度为0.25rad/s，图4为简单散射点模型R-D成像结果，可见由于近场条件的影响，目标的形状发生扭曲，成像结果不能反映目标的真实形状，图5为对简单散射点模型的[647590114135148]距离单元对应慢时间信号进行参数估计获得的目标转动速度的估计结果，估计结果与真实值相差不大，可见本发明可以实现近场转台目标转动速度的估计，图6为利用转动速度的估计值对目标R-D图像进行双三次图像插值得到的近场成像和定标结果，可见成像结果可以真实反应目标的形状和尺寸。
图7a、7b为不同转动速度情况下对简单散射点模型转动速度的估计结果，估计结果与真实值相差不大，可见不同转动速度情况下本发明可以实现近场转台目标转动速度的估计，图8a、8b、8c、8d为不同转动速度情况下简单散射点模型R-D成像结果与近场成像和定标结果，可见不同转动速度情况下本发明可以实现目标的近场成像和定标。
图9为复杂目标散射点模型，图10为近场转台目标ISAR成像雷达与目标的相对位置关系，目标转动速度为0.25rad/s，图11为复杂散射点模型R-D成像结果，可见由于近场条件的影响，目标的形状发生扭曲，成像结果不能反映目标的真实形状，图12为复杂目标不同距离单元的归一化幅度方差，当归一化幅度方差较小时，说明该距离单元内具有特显点，图13为对复杂散射点模型具有特显点的10个距离单元(归一化幅度方差最小的10个距离单元)对应慢时间信号进行参数估计获得的目标转动速度的估计结果，估计结果与真实值相差不大，可见本发明可以实现近场转台目标转动速度的估计，图14为利用转动速度的估计值对目标R-D图像进行双三次图像插值得到的近场成像和定标结果，可见成像结果可以真实反应目标的形状和尺寸。
从对仿真数据处理后的结果来看，本发明可以实现对近场转台目标转动速度的估计，同时利用双三次图像插值算法，可以得到很好的近场ISAR成像和定标结果。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
步骤一、雷达接收近场目标的回波信号，对信号进行运动补偿，得到运动补偿后的雷达回波s(n,m)，利用距离-多普勒算法对运动补偿后的雷达回波s(n,m)进行处理，得到目标的R-D图像S(kn,km)；
其中，n为离散快时间采样单元数，m为脉冲数，kn为距离单元数，km为多普勒单元数；
具体过程为：
雷达接收近场目标的回波信号，对信号进行运动补偿，得到运动补偿后的雷达回波s(n,m)，对运动补偿后的雷达回波s(n,m)进行距离向处理，获得目标的一维距离像S(kn,m)，对目标的一维距离像S(kn,m)在方位向进行傅里叶变换，获得目标的R-D图像S(kn,km)；
步骤二、计算一维距离像S(kn,m)中各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，判断该距离单元是否存在特显点；
步骤三、选择步骤二中存在特显点的距离单元，利用积分型广义三次相位函数IGCPF对该距离单元对应慢时间信号sk(m)进行三次多项式相位信号参数估计，获得信号的各次相位系数的估计值；
步骤四、基于步骤三中信号的各次相位系数的估计值估计目标转动速度的估计值；
步骤五、根据步骤四中目标的转动速度的估计值，确定目标散射点在R-D图像上的映射关系，并利用双三次图像插值算法对目标R-D图像进行插值操作，获得反应目标真实形状和尺寸的ISAR图像。
2.根据权利要求1所述一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法，其特征在于：所述步骤二中计算一维距离像S(kn,m)中各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，判断该距离单元是否存在特显点；具体过程为：
计算一维距离像S(kn,m)中各个距离单元对应慢时间信号的归一化幅度方差，归一化幅度方差定义为/>
其中，E表示取均值运算；k为某一距离单元数；
当归一化幅度方差值小于0.12，初步认为对应的距离单元中存在孤立的特显点，在初步认为存在孤立的特显点对应的距离单元中选择归一化幅度方差值最小的8-10个距离单元，作为最终存在特显点的距离单元。
3.根据权利要求2所述一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法，其特征在于：所述步骤三中选择步骤二中存在特显点的距离单元，利用积分型广义三次相位函数IGCPF对该距离单元对应慢时间信号sk(m)进行三次多项式相位信号参数估计，获得信号的各次相位系数的估计值；具体过程为：
步骤三一、假设距离单元对应的慢时间三次多项式相位信号的离散形式为sk(m)＝σ0exp[j(a1m+a2m2+a3m3)]，
其中，M为方位向信号长度，σ0为信号幅度，ap表示各次相位系数，p＝1,2,3；j为虚数单位，j2＝-1；
步骤三二、步骤三一中信号sk(m)的广义三次相位函数GCPF定义为
其中，(·)*为信号的共轭，β为三次相位系数a3的搜索变量；
步骤三一中信号sk(m)的积分型广义三次相位函数IGCPF为广义三次相位函数GCPF沿时间轴积累，步骤三一中信号sk(m)的积分型广义三次相位函数IGCPF定义为
步骤三一中信号sk(m)的积分型广义三次相位函数IGCPF在β＝12a3处产生峰值，步骤三一中信号sk(m)的三次相位系数a3的估计值通过下式获得
步骤三三、利用积分型广义三次相位函数IGCPF估计得到的对步骤三一中信号sk(m)进行相位解调，得到二次多项式相位信号
上述二次多项式相位信号sk1(m)的三次相位函数CPF为
其中，γ为二次相位系数a2的搜索变量；
二次多项式相位信号sk1(m)的积分型三次相位函数ICPF为三次相位函数CPF沿时间轴积累，二次多项式相位信号sk1(m)的积分型三次相位函数ICPF定义为
二次多项式相位信号sk1(m)的积分型三次相位函数ICPF在γ＝2a2处产生峰值，信号sk(m)的二次相位系数a2的估计值通过下式估计
步骤三四、信号sk(m)的一次相位系数a1的估计值通过下式估计
其中，α为一次相位系数a1的搜索变量；
获得信号的各次相位系数的估计值：
4.根据权利要求3所述一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法，其特征在于：所述步骤四中基于步骤三中信号的各次相位系数的估计值估计目标转动速度的估计值；具体过程为：
近场转台目标上某一散射点P到雷达的距离为
其中，R0为雷达到目标中心的距离，(x,y)＝(rPcosθP,rPsinθP)为目标散射点在目标坐标系中的坐标表示，ω为目标的转动速度，tm＝mTr为慢时间，Tr为脉冲重复周期；rP为目标散射点的极径，θP为目标散射点的极角；
在近场条件下，远场平面波假设R0＞＞rP不再成立，但依然满足转角条件ωtm≈0，将散射点P到雷达的距离公式在ωtm＝0处进行泰勒级数展开
其中，RP(t0)为初始时刻散射点P与雷达的距离， 为中间变量；
在近场条件下，某一距离单元内散射点P的雷达回波信号为
其中，λ为雷达发射信号的载波波长，
设置中间变量a、b、c
a1、a2、a3未知，利用步骤三中信号各次相位系数估计的结果估计中间变量和a、b、c的值，进而获得目标转动速度的估计值/>
5.根据权利要求4所述一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法，其特征在于：所述步骤五中根据步骤四中目标的转动速度的估计值确定目标散射点在R-D图像上的映射关系，并利用双三次图像插值算法对目标R-D图像进行插值操作，获得反应目标真实形状和尺寸的ISAR图像；具体过程为：
建立目标成像平面，成像平面被划分为L×L个网格，第i个网格的坐标为(xi,yi)；
将步骤四中近场条件下的距离公式RP(tm)代入到目标的R-D图像并忽略高次项得确定第i个网格在R-D图像上的距离向位置kni和多普勒向位置kmi分别为/>和/>
其中，Tp为雷达发射信号脉冲宽度，Tall为雷达成像相干积累时间，Δfr为距离向频率单元宽度，Δfd为方位向频率单元宽度，Γ为雷达发射信号脉冲调制频率，C′为电磁波传播速度，Ri(t0)为初始时刻第i个网格与雷达的距离， 为第i个网格的极坐标表示，(xi,yi)为第i个网格的坐标；
利用第i个网格在R-D图像上的距离向位置kni和多普勒向位置kmi出现的位置关系，将目标R-D图像S(kn,km)利用双三次图像插值方法插值到成像网格(kni,kmi)，双三次图像插值过程表示为
其中，S(kni,kmi)为插值后的图像， 表示向下取整，kni为第i个网格的坐标在距离向的位置，kmi为第i个网格的坐标在多普勒向出现的位置，S(kn,km)为目标的R-D图像，kn为距离单元数，km为多普勒单元数，kn＝-N/2,-N/2+1...N/2-1，km＝-M/2,-M/2+1...M/2-1，N为距离向信号长度，M为方位向信号长度，u(s)为双三次插值内核，s为插值像素点(kni,kmi)与邻近参考像素点(kn,km)的距离；
通过上述插值过程，获得成像平面每个网格点在R-D图像上的值S(kni,kmi)，最终获得近场目标的ISAR成像和定标结果。
6.根据权利要求5所述一种近场转台目标的转动速度估计和定标方法，其特征在于：所述u(s)定义为
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101000374A (zh) * | 2006-12-27 | 2007-07-18 | 西安电子科技大学 | 基于多特显点的干涉式逆合成孔径雷达成像方法 |
| CN101498788A (zh) * | 2008-02-01 | 2009-08-05 | 清华大学 | 一种逆合成孔径雷达的目标转角估计和横向定标方法 |
| CN101620272A (zh) * | 2008-07-02 | 2010-01-06 | 清华大学 | 一种逆合成孔径雷达的目标转速估计方法 |
| CN107255817A (zh) * | 2017-07-02 | 2017-10-17 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 基于参数估计法的isar图像方位向定标方法 |
| KR20180012590A (ko) * | 2016-07-27 | 2018-02-06 | 국방과학연구소 | 고품질 isar 영상 형성을 위한 표적 회전운동보상 방법 |
-
2021
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101000374A (zh) * | 2006-12-27 | 2007-07-18 | 西安电子科技大学 | 基于多特显点的干涉式逆合成孔径雷达成像方法 |
| CN101498788A (zh) * | 2008-02-01 | 2009-08-05 | 清华大学 | 一种逆合成孔径雷达的目标转角估计和横向定标方法 |
| CN101620272A (zh) * | 2008-07-02 | 2010-01-06 | 清华大学 | 一种逆合成孔径雷达的目标转速估计方法 |
| KR20180012590A (ko) * | 2016-07-27 | 2018-02-06 | 국방과학연구소 | 고품질 isar 영상 형성을 위한 표적 회전운동보상 방법 |
| CN107255817A (zh) * | 2017-07-02 | 2017-10-17 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 基于参数估计法的isar图像方位向定标方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 一种估计ISAR成像转角的新方法;王勇;姜义成;;电子与信息学报(03);全文 * |
| 多基站ISAR成像模型与运动参数估计;云日升;;系统工程与电子技术(01);全文 * |
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