摘 要

本发明公开了一种基于HRRP序列的空间目标高分辨成像方法，其步骤包括：(1)雷达录取ISAR回波；(2)高速运动补偿；(3)获取高质量HRRP；(4)散射点航迹关联；(5)高分辨成像。本发明首先通过稀疏信号重构获得高质量HRRP序列，之后采用有效的航迹关联方法从HRRP序列中生成散射点航迹矩阵，进而通过带约束条件的矩阵分解实现高分辨成像。该方法克服了基于分段伪Keystone变换方法对PRF要求高、对目标运动模型要求严格、对高速旋转目标成像时精确平动补偿和初相校正难度大、运算量高等缺点，具有在低PRF甚至方位多普勒模糊条件下能够进行高分辨成像、对目标运动模型具有普适性、不需平动补偿、效率高、图像聚焦良好等优点。

背景技术

[0002] 为获得对空间目标散射点分布特征更为精细和准确的描述， 目前对雷达图像分辨率的要求在不断提高。 其中距离向高分辨依靠发射大的时宽-带宽积信号获得；而方位向高分辨则依靠成像时间内目标相对于雷达视线运动所引起的多普勒变化获得。为满足距离向高分辨成像要求， 可以通过信号处理方法实现多波段超宽带合成， 或通过系统硬件升级等方法使雷达系统发射超宽带信号。 但是在获得距离向高分辨率的同时， 若仍采用传统的成像方法获得方位向高分辨率时会遇到新的问题：首先， 距离分辨率提高的同时会使散射点更易发生越距离单元走动， 从而限制了距离-瞬时多普勒、 时频分析等成像方法的应用；其次，  由于电磁波受大气扰动的影响，回波相位中会包含时变的随机初相误差。当散射点存在越距离单元走动时， 对该误差的校正及平动补偿会变得更加困难；最后， 由于地基雷达发射功率有限， 当对相距较远的空间目标进行探测时， 需要降低雷达脉冲重复频率以保证雷达接收机对信噪比的要求。在这种情况下，对于旋转频率较高的机动目标，其回波会出现方位欠采样，混迭的方位频谱将进一步增加对空间目标高分辨成像的难度。因此，  有必要研究在低重频条件下的新的高分辨成像方法。[0003] 当采用宽带雷达对目标进行高分辨观测时， 根据投影定理， 目标的高分辨一维距离像(HRRP：high-resolutionrangeprofiles)将反映出散射点分布沿雷达视线方向的投影。 当雷达视线连续变化时， 不同观测时刻对应的HRRP将形成HRRP序列。 当散射点不存在越距离单元走动时，HRRP序列仅描述散射点沿距离向的分布；当采用超宽带对机动目标进行观测时，由于发生越距离单元走动，实HRRP序列会反映出散射点在观测时间内的运动轨迹， 从而包含散射点的二维或三维分布信息。 因此， 通过合适的算法设计能够实现基于HRRP序列的目标高分辨成像。同传统成像方法相比，这类方法不会受到方位欠采样和随机初相误差的影响，同时降低了成像对雷达PRF的要求。[0004] KaiHuo等人在文献“AnovelimagingmethodforfastrotatingtargetsbasedonthesegmentalpseudoKeystonetransform”(IEEETrans.Geosci.RemoteSens.，vol.49，no.4，pp.1464-1472，Apr.2011)中提出基于分段伪Keystone变换的快速旋转目标二维成像方法， 该方法在平动可被准确补偿， 并且目标的旋转频率较高且在观测时间内恒定前提下可以精确估计出目标的位置。 但是， 该方法仍存在的不足是， 当散射点存在严重越距离单元走动而使传统相邻相关平动补偿方法失效时， 没有考虑有效的平动补偿方法；当目标存在变加速旋转、 或雷达进行重频抖动(即脉冲重复频率随时间变化)以实现ECCM(electroniccounter-countermeasures)时， 该方法假设的正弦模型已经不再满足，说  明  书CN 103091674 B6
2/9页7从而导致图像模糊；至少需要接收到目标一个旋转周期内的回波才能得到低旁瓣、 聚焦良好的图像，当回波次数较少时，旁瓣很高；运算复杂度较高。