基於子孔徑參數估計的雙基地isar圖像融合方法
2023-08-07 07:12:56 3
專利名稱：基於子孔徑參數估計的雙基地isar圖像融合方法
技術領域：
本發明屬於逆合成孔徑雷達技術領域，更進一步涉及一種基於子孔徑參數估計的雙基地逆合成孔徑雷達圖像融合方法，可獲得多視角下的目標圖像和更豐富的目標信息。
背景技術：
逆合成孔徑雷達(ISAR)具有全天候、全天時和遠距離觀察等特性，可以對目標進行高解析度成像和識別，獲取相關信息，在現代戰爭中發揮著關鍵的作用。與單基地逆合成孔徑雷達相比，雙基地雷達具有更遠的作用距離、更強的抗幹擾和獲取信息能力等特點。通過多個雷達系統，將在不同視角獲取的目標圖像進行融合處理，可以獲取質量更高的圖像以及更加豐富的目標信息。利用已經存在的很多圖像融合算法可以對兩幅圖像進行融合，但這些算法大多數都需要在圖像域先對兩幅圖像進行伸縮旋轉完成配準，再使用小波變換或其他方法進行融合。在某些情況下，各個視角下的目標散射特性並不一致，使得兩幅目標像的形狀和尺寸各異，無法直接在圖像域進行疊加，造成融合困難。S. Papson, R. M. Narayanan最先提出了一種基於MFT (Matrix Fourier Transform) 的多視角ISAR圖像融合算法，利用ISAR圖像的性質，在數據域對圖像進行直接融合從而避免了上述問題。這種方法採用的是單基地ISAR的一發一收體制，使得這種方法在實際應用上有很多不足1.由於採用單基地ISAR模型，它的作用距離近，抗幹擾以及獲取目標信息的能力較低；2.由於是採用一發一收體制，使得系統需經過至少兩次收發才能進行圖像融合， 圖像融合效率不高；3.由於不是同時發射接收，使得得到兩幅圖像信噪比很低，圖像融合質量不高。
發明內容
本發明的目的在於克服上述已有技術的不足，提出一種基於子孔徑參數估計的雙基地ISAR圖像融合方法，以提高雷達的作用距離、抗幹擾及獲取目標信息的能力，同時提高圖像融合效率，改善圖像融合質量。實現本發明目的技術方案是首先建立雙基地雷達成像模型，進行成像及融合原理分析，獲取兩雷達目標的距離都卜勒圖像，然後利用目標強散射點在不同子孔徑間的都卜勒差異估計出目標轉角速度和半雙基地角，在數據域完成對兩個雷達各自獲取的兩幅圖像的融合，獲得更精確的目標信息，其實施步驟包括如下(1)建立雙基地ISAR雷達轉臺模型，在其基礎上以雷達1視線方向建立XOY直角坐標系，以雷達1和雷達2的等效雷達視線方向建立UOV直角坐標系，採用雙基地ISAR的一發雙收體制獲取雷達1和雷達2的目標回波數據；(2)對雷達1和雷達2的目標回波數據進行距離向匹配濾波、運動補償和方位
4FFT，得到兩個雷達獲取的目標距離都卜勒圖像；(3)基於子孔徑的參數估計3a)將雷達1的目標回波數據分為前後兩子孔徑數據段，分別對前後子孔徑數據用距離都卜勒算法成像，得到兩幅具有相似性的圖像；3b)計算兩幅相似性圖像中強散射點的兩個孔徑間方位向都卜勒頻率差值Afd， 並由該方位向都卜勒頻率差值△&，估算出目標轉動角速度ω
權利要求
1. 一種基於子孔徑參數估計的雙基地ISAR圖像融合方法，包括如下步驟(1)建立雙基地ISAR雷達轉臺模型，在該模型上以雷達1視線方向建立XOY直角坐標系，以雷達1和雷達2的等效雷達視線方向建立UOV直角坐標系，採用雙基地ISAR的一發雙收體制獲取雷達1和雷達2的目標回波數據；(2)對雷達1和雷達2的目標回波數據進行距離向匹配濾波、運動補償和方位FFT，得到兩個雷達獲取的目標距離都卜勒圖像；(3)基於子孔徑的參數估計3a)將雷達1的目標回波數據分為前後兩子孔徑數據段，分別對前後子孔徑數據用距離都卜勒算法成像，得到兩幅具有相似性的圖像；3b)計算兩幅相似性圖像中強散射點的兩個孔徑間方位向都卜勒頻率差值Afd，並由該方位向都卜勒頻率差值△&，估算出目標轉動角速度ω
2.根據權利要求1所述的基於子孔徑參數估計的雙基地ISAR圖像融合方法，其中步驟 3c)所述的根據目標轉動角速度ω對兩個雷達獲取的距離都卜勒圖像進行方位向定標，是通過如下公式進行Xp=2ω/λfd其中，fd為散射點的都卜勒頻率，、為所求方位向坐標。
3.根據權利要求1所述的基於子孔徑參數估計的雙基地ISAR圖像融合方法，其中步驟 4c)所述的將完成相位補償後的雷達1和雷達2回波數據映射到同一直角坐標系XOY進行相干融合，按如下公式進行
全文摘要
本發明公開了一種基於子孔徑參數估計的雙基地ISAR圖像融合方法。主要解決現有雙基地ISAR圖像融合效率低的問題。其實現過程為建立雙基地雷達轉臺模型；獲取兩雷達的目標距離都卜勒圖像；利用孤立強散射點在不同子孔徑下的都卜勒差值估計出目標的轉動角速度，再根據得到的目標轉動角速度，進行方位向定標，並通過坐標系間的變換關係估算出半雙基地角；對兩個雷達數據進行距離向匹配濾波和運動補償，然後根據估算出的半雙基地角和目標轉動角速度，採用BP算法對回波相位進行補償；將完成補償後雷達1和雷達2數據映射到同一直角坐標系進行相干融合。理論分析和實驗結果表明，本發明能夠獲得效果更好的圖像、獲取更多的目標信息，可用於目標識別。
文檔編號G01S13/90GK102288963SQ20111020553
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者全英匯, 周瑞雨, 徐煒, 李亞超, 許然, 邢孟道 申請人:西安電子科技大學