基于几何信息辅助的机动目标运动参数快速估计与ISAR成像算法

发布时间：2021-07-14 04:12

　　近年来,利用逆合成孔径雷达（ISAR）对非合作机动目标进行成像观测,在战场侦测、空地资源管控等诸多领域得到了广泛的应用。传统的机动目标ISAR成像算法在估计目标调频率时,往往存在运算量较大与传递误差明显的问题,从而导致成像质量下降。为解决上述问题并获取分辨率良好的ISAR图像,本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换（FRFT）的快速ISAR成像算法。首先分析提取了目标调频率与两组FRFT变换角之间的几何关系式,之后设计相应的运动参数估计算法,即可快速、独立并且准确地估计得到目标调频率,从而有效避免传递误差对参数估计精度的影响,进而改善成像质量。除此之外,所提算法仅利用两组FRFT变换角进行辅助估计调频率,避免了传统搜索带来的巨大运算量,因此能够显著降低算法复杂度。最后利用实测数据验证了所提算法的有效性。 

【文章来源】：火控雷达技术. 2020,49(03)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

机动目标ISAR成像观测几何模型

其中PRF表示系统的脉冲重复频率。由式(9)不难看出,此时目标调频率估计已经被转化为时频变换角度θ的估计问题。传统估计方法此时是通过设定搜索范围与搜索迭代步长,对范围内的所有角度进行搜索以获得变换角度值,这会极大地增加算法的运算复杂度。为降低运算量,在本节中提出了一种FRFT快速估计调频率方法,相应原理与算法步骤将在随后结合图2进行详细的推导说明。图2给出了所提FRFT快速估计算法中所用到的几何信息,相应的仿真系统参数如表2所示。由于FRFT可以看作是目标轨迹沿特定角度转换后的投影,图2(b)中的Lθ代表距离压缩域内的归一化投影长度,由图不难看出,投影长度Lθ与时频变换角θ存在特定几何关系,可以通过测量Lθ长度值推导时频变换角θ,进而估计调频率。但在二维距离压缩域内,归一化投影的长度Lθ往往难以通过测量获得,从而无法通过计算角度θ来实现调频率的估计。因此转换估计思路,通过利用两组FRFT变换角度分别为与的变换结果来消除,进而直接获得时频变换角与两组FRFT变换角的关系式。因此,由图2(b)可以得到

表2 仿真实验系统参数 参数 数值 参数 数值 中心载频 1.14 GHz 距离采样频率 120 MHz 发射带宽 100 MHz 中心频率 1.5 脉冲宽度 10 μs 调频率 -0.8 脉冲重复频率 1000 Hz在对仿真回波信号进行距离压缩与运动补偿后,消除了距离徙动,并使得所有散射点均处于正确的距离单元内,便可以进行后续运动参数估计。图4给出了场景信噪比为SNR=8 dB时,利用不同算法得到的仿真目标ISAR成像结果。


本文编号：3283385