ISAR非平稳目标成像时间和转速联合估计方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252011Vol32No．4702-709ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．CRhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000-6893(2011)04—0702—08ISAR非平稳目标成像时间和转速联合估计方法彭石宝1’2，许稼2一，夏斌2，冷毅3，向家彬11．空军雷达学院雷达成像中心，湖北武汉4300192．清华大学电子工程系，北京1000843．空军雷达学院信息

2、对抗系，湖北武汉430019摘要：针对逆合成孔径雷达(ISAR)非平稳目标成像，提出基于两特显点相位联合估计成像时间和转速的方法，并得到了转速与相位斜率差(PSD)的解析表达式。首先，基于两个特显点距离单元估计目标转动相位，根据不同时间段转动相位线性度(PI。D)选择成像时间。其次。在适合成像的时间段，将成像时间等分成两段。分别提取两段时间内转动相位的斜率。最后，基于两段观测数据PSD估计目标的转速，从而实现目标距离一多普勒(RD)图像的横向定标。仿真和实测数据均验证了本文方法的有效性。关键词：逆合成孔径雷达；非

3、平稳目标；成像时间；转速；横向定标中图分类号：V243．2；TN958文献标识码：A逆合成孔径雷达(ISAR)非平稳目标成像是现今ISAR研究的热点和难点。目标非平稳旋转时，长时间积累存在多个瞬时投影平面的相互叠加，使图像模糊it-3]。如果减小成像观测时间，虽然可以保证在观测时间内转速近似匀速，但这又会因有效转动角太小，使图像的横向分辨力降低，所以需要对成像时间加以分析选择。通过对成像时间进行分析选择，可以获取目标清晰的距离一多普勒(RD)图像。但是，该图像只是目标在RD平面的投影，不能真实地反映目标的形状、尺

4、寸信息。因此，为了获得正确目标尺寸和几何形状等特征信息，必须对RD图像进行距离向和方位向定标。距离向定标可根据距离分辨率实现，方位向定标由目标相对于雷达转过的角度决定。遗憾的是，目标相对于雷达的旋转是非合作的，目标的转速及在成像积累时间内转过的角度是未知的。针对非平稳目标，选择成像时间[4。1以获得高质量ISAR图像，以及估计转动速度[811]对非平稳目标RD图像进行横向定标是近年来ISAR研究的两个热点难题。然而，现有文献大多将这两个问题当成两个独立的技术进行研究，没有提出联合的估计方法。最近，文献[123提出

5、了一种基于两特显点相位线性度(PLD)准则的非平稳目标成像时间选择新算法。本文在文献[12]的基础上，进一步分析散射点相位与目标转速的关系，提出了一种成像时间和转速联合估计方法。在评价转动相位线性度和选择成像时间的同时，该方法基于两特显点相邻时刻的相位斜率差(PSD)估计目标的转动速度。该方法只利用了两个特显点距离单元信息，实现过程简单高效。最后，通过仿真和实测数据验证了该方法的有效性。收稿日期：2010．07．14；退修日期：2010-08—31；录用日期：2010·10·21；网络出版时间：2010—10-2

6、917：48网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V20101029．1748．000．htmI∞I：CNKI：11-1929／V．20101029．1748．000基金项目：国家自然科学基金(60971087)l宅装项目(kj0513”*通讯作者．Tel．：010-62797132E-mail：xujia@tsinghua．edu．C11硪焉謦武

7、彭石宝。许稼。夏斌。等．ISAR非平稳B标成像时阊和转速联合估计方法￡JI，航空学报．2011，32(4)：702-709．

8、PengShibao．XuJia，XiaBin，eta1．JointestimationofsuitableimagingtimeandrotationvelocityforISARmaneuveringtargetfJJ．ActaAeronauticaetAstronauUcaSinica．2011．32‘4)：702．709．彭石宝等：ISAR非平稳目标成像时间和转速联合估计方法1信号模型经过平动补偿后，ISAR目标可视为旋转体。在较短的成像间隔以及目标机动性不强的情况下，可进一步将其视为平面旋转模型，如图l

9、所示．目标的旋转中心置于目标坐标系Oxy的原点0处，且成像起始时刻雷达视线(LOS)与y轴同向，在目标转过时间t之后目标上任意点P(z。，Y。)相对于雷达的距离可表示为o(￡)=gO+zpsin口(￡)+Y。COS口(￡)(1)式中：“为散射点与目标转动中心的距离；t"o为目标转动中心起始时刻相对于雷达的距离；z。一oCOS00，y。=osin00，其中岛为散射点的水平角