本發(fā)明涉及微波雷達(dá)探測(cè)成像領(lǐng)域，具體涉及逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)二維成像技術(shù)，尤其涉及到一種V-FM信號(hào)體制ISAR二維成像方法。

背景技術(shù)：

據(jù)雷達(dá)信號(hào)理論，當(dāng)雷達(dá)平均發(fā)射功率一定時(shí)，通過(guò)增大信號(hào)脈寬能夠提高探測(cè)距離，通過(guò)大帶寬信號(hào)能夠提高距離分辨率。成像雷達(dá)就常常采用大時(shí)寬帶寬積信號(hào)來(lái)提高探測(cè)距離和距離分辨率，方位向分辨主要通過(guò)目標(biāo)和雷達(dá)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

V-FM信號(hào)是一種常見(jiàn)的大時(shí)寬帶寬信號(hào)，不僅具備良好的探測(cè)距離和距離分辨特性，而且鑒于其模糊函數(shù)接近圖釘型，因此具有能夠解決距離、速度聯(lián)合測(cè)量模糊問(wèn)題的優(yōu)良特性。對(duì)V-FM信號(hào)特性分析、匹配濾波處理等方面的研究已有一些成果報(bào)道，但將大時(shí)寬帶寬V-FM信號(hào)運(yùn)用到ISAR成像中，獲取目標(biāo)高分辨一維距離像以及進(jìn)行二維成像等方面研究暫未見(jiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種V-FM信號(hào)體制ISAR二維成像方法。

本發(fā)明是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種V-FM信號(hào)體制ISAR二維成像方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步，對(duì)V-FM信號(hào)回波進(jìn)行雙通道解線頻調(diào)處理：

ISAR發(fā)射V-FM信號(hào)s(t)并接收目標(biāo)回波信號(hào)s_r(t)，下標(biāo)r表示接收的目標(biāo)回波信號(hào)，設(shè)第一通道中參考信號(hào)為s_ref-1(t)，第二通道中參考信號(hào)為s_ref-2(t)，下標(biāo)ref表示參考信號(hào)，數(shù)字1和2分別表示第一個(gè)和第二個(gè)信號(hào)接收處理通道；將s_r(t)分別送入第一通道和第二通道中與參考信號(hào)進(jìn)行差頻處理，得到兩路輸出信號(hào)為s_if-1(t)和s_if-2(t)，下標(biāo)if表示差頻處理后目標(biāo)回波信號(hào)；

設(shè)ISAR發(fā)射V-FM信號(hào)s(t)為

其中exp(·)表示復(fù)指數(shù)信號(hào)，為虛數(shù)單位，f₀為載波頻率，γ是調(diào)頻斜率，T_P為脈沖寬度；

解線頻調(diào)處理的第一通道和第二通道所對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)為

其中R_ref為參考距離，c為電磁波傳播速度；

第二步，第一通道和第二通道信號(hào)合成目標(biāo)高分辨一維距離像：

對(duì)s_if-1(t)和s_if-2(t)分別進(jìn)行傅里葉變換，得到對(duì)應(yīng)通道的目標(biāo)高分辨一維距離像

其中，f表示頻率，F(xiàn)FT_t[·]表示是針對(duì)t進(jìn)行傅里葉變換計(jì)算；

以零頻為中心，將H₁(f)進(jìn)行左右頻域翻轉(zhuǎn)，得到H₃(f)＝flip[H₁(f)]，flip[·]表示以零頻為中心進(jìn)行頻率域翻轉(zhuǎn)，然后合成得到目標(biāo)高分辨一維距離像H(f)，

H(f)＝H₂(f)+H₃(f) (公式二)

第三步，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后方位向壓縮成像：

對(duì)多次目標(biāo)回波信號(hào)對(duì)應(yīng)的高分辨距離像H(f)進(jìn)行方位向傅里葉變換，即可形成二維ISAR圖像。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：第一、V-FM信號(hào)屬于大時(shí)寬帶寬積信號(hào)，既能增大探測(cè)距離，又能提高距離分辨率。

第二、V-FM信號(hào)對(duì)應(yīng)的模糊函數(shù)接近圖釘型，能夠較好解決距離、速度聯(lián)合測(cè)量模糊問(wèn)題。

第三、解線頻調(diào)處理本身能夠降低寬帶雷達(dá)信號(hào)采樣速率，大時(shí)寬帶寬V-FM信號(hào)利用解線頻調(diào)處理便于工程上實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明流程示意圖；

圖2 ISAR成像所用的飛機(jī)目標(biāo)散射點(diǎn)模型；

圖3雙通道解線頻調(diào)處理后合成的目標(biāo)高分辨一維距離像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的圖；

圖4 ISAR二維成像結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述本發(fā)明具體實(shí)施方式：

如圖1、圖2、圖3所示，一種V-FM信號(hào)體制ISAR二維成像方法，包括以下步驟：第一步，對(duì)V-FM信號(hào)回波進(jìn)行雙通道解線頻調(diào)處理：

ISAR發(fā)射V-FM信號(hào)s(t)并接收目標(biāo)回波信號(hào)s_r(t)，下標(biāo)r表示接收的目標(biāo)回波信號(hào)，設(shè)第一通道中參考信號(hào)為s_ref-1(t)，第二通道中參考信號(hào)為s_ref-2(t)，下標(biāo)ref表示參考信號(hào)，數(shù)字1和2分別表示第一個(gè)和第二個(gè)信號(hào)接收處理通道；將s_r(t)分別送入第一通道和第二通道中與參考信號(hào)進(jìn)行差頻處理，得到兩路輸出信號(hào)為s_if-1(t)和s_if-2(t)，下標(biāo)if表示差頻處理后目標(biāo)回波信號(hào)；

設(shè)ISAR發(fā)射V-FM信號(hào)s(t)為

其中exp(·)表示復(fù)指數(shù)信號(hào)，為虛數(shù)單位，f₀為載波頻率，γ是調(diào)頻斜率，T_P為脈沖寬度；

解線頻調(diào)處理的第一通道和第二通道所對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)為

其中R_ref為參考距離，c為電磁波傳播速度；

假定某點(diǎn)目標(biāo)i到ISAR的距離為R_i，目標(biāo)散射強(qiáng)度為σ_i，ISAR接收到目標(biāo)i的回波信號(hào)為

第一通道和第二通道所對(duì)應(yīng)的差頻輸出信號(hào)為：

設(shè)R_△＝R_i-R_ref，則公式六中信號(hào)可變換為

第二步，第一通道和第二通道信號(hào)合成目標(biāo)高分辨一維距離像：

對(duì)s_if-1(t)和s_if-2(t)分別進(jìn)行傅里葉變換，得到對(duì)應(yīng)通道的目標(biāo)高分辨一維距離像

其中，f表示頻率，F(xiàn)FT_t[·]表示是針對(duì)t進(jìn)行傅里葉變換計(jì)算；

以零頻為中心，將H₁(f)進(jìn)行左右頻域翻轉(zhuǎn)，得到H₃(f)＝flip[H₁(f)]，flip[·]表示以零頻為中心進(jìn)行頻率域翻轉(zhuǎn)，然后合成得到目標(biāo)高分辨一維距離像H(f)，

H(f)＝H₂(f)+H₃(f) (公式二)

公式七s_if-1(t)中復(fù)指數(shù)信號(hào)和s_if-2(t)中復(fù)指數(shù)信號(hào)為距離項(xiàng)，對(duì)s_if-1(t)和s_if-2(t)中距離項(xiàng)分別進(jìn)行傅里葉變換，得到對(duì)應(yīng)通道的目標(biāo)高分辨一維距離像為H₁(f)和H₂(f)；在H₁(f)中，頻率而在H₂(f)中，將第一通道高分辨分辨H₁(f)進(jìn)行頻率翻轉(zhuǎn)得到H₃(f)＝flip[H₁(f)]并與第二通道高分辨分辨H₂(f)相加，合成目標(biāo)高分辨一維距離像H(f)；

第三步，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后方位向壓縮成像：

對(duì)多次目標(biāo)回波信號(hào)對(duì)應(yīng)的高分辨距離像H(f)進(jìn)行方位向傅里葉變換，即可形成二維ISAR圖像；

針對(duì)目標(biāo)高分辨一維距離像H(f)，利用常見(jiàn)的ISAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法依次完成包絡(luò)對(duì)齊和相位校準(zhǔn)；公式七s_if-1(t)和s_if-2(t)中的復(fù)指數(shù)信號(hào)為多普勒頻率項(xiàng)，對(duì)該項(xiàng)進(jìn)行傅里葉變換完成方位向壓縮；公式七s_if-1(t)中復(fù)指數(shù)信號(hào)和s_if-2(t)中復(fù)指數(shù)信號(hào)為視頻相位(RVP)項(xiàng)，利用“去斜”處理去除，至此即完成了V-FM信號(hào)ISAR二維成像處理。

如圖4所示，其中，V-FM信號(hào)載波f₀＝10GHz，信號(hào)帶寬500MHz，脈寬T_P＝100us，可見(jiàn)最終目標(biāo)ISAR成像聚焦效果良好。