一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法技术

本发明专利技术提供了一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，能够实现高轨合成孔径雷达的等效，使得机载合成孔径雷达能够录取长合成孔径时间的动目标回波数据，为验证高轨合成孔径雷达动目标检测技术的可行性提供支撑；本发明专利技术的一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，除了适用于舰船目标的成像试验，还适用于水体、农作物和林地等时敏目标进行长合成孔径时间下的成像试验。

An external field test method for moving target detection of airborne synthetic aperture radar

The invention provides an airborne synthetic aperture radar moving target detection field test method, which can realize the equivalence of high-orbit synthetic aperture radar, enable airborne synthetic aperture radar to record the moving target echo data with long synthetic aperture time, and provide a basis for verifying the feasibility of high-orbit synthetic aperture radar moving target detection technology. The invention provides an airborne synthetic aperture radar (SAR) field test method for moving target detection, which is not only suitable for imaging test of ship targets, but also suitable for imaging test of time-sensitive targets such as water, crops and woodland under long synthetic aperture time.

【技术实现步骤摘要】
一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法
本专利技术属于高轨合成孔径雷达测试
，尤其涉及一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法。
技术介绍
高轨合成孔径雷达对感兴趣目标，尤其是舰船目标检测过程中，由于舰船目标船体结构及散射特性复杂，同时受海面风浪等环境因素影响，舰船目标和海杂波进行着复杂的非线性运动，回波信号相干积累需要对舰船运动进行补偿，因此需要对高轨合成孔径雷达是否对动目标具有良好的检测效果进行验证。为充分验证高轨合成孔径雷达动目标成像及检测技术的可行性，需要开展验证试验。对于星载合成孔径雷达系统的验证试验包括两类方法：第一类方法是计算机仿真测试，利用计算机软件完成雷达信号回波模拟和仿真处理，从而完成系统测试；第二类方法是实际外场试验，将合成孔径雷达安装在飞机等运动平台上，通过发射机和接收机完成信号的发射和回波的采集，在机上或地面进行信号处理，从而完成系统测试。然而，具有复杂散射特性以及非线性运动的感兴趣目标，如舰船目标难以通过仿真实验进行有效的模拟和仿真。在缺少高轨合成孔径雷达实测数据，低轨合成孔径雷达卫星合成孔径时间太短，高轨合成孔径雷达卫星合成孔径时间较长的情况下，不能采用低轨合成孔径雷达对动目标的检测结果验证高轨合成孔径雷达动目标检测技术。也就是说，现有测试方法无法满足对高轨合成孔径雷达动目标检测技术的验证。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，为验证高轨合成孔径雷达动目标检测技术的可行性提供支撑。一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，包括以下步骤：S1：模拟与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标；S2：获取与高轨合成孔径雷达等效的飞行参数，其中，所述飞行参数包括方位向分辨率、距离向分辨率、信噪比、合成孔径时间以及斜视角；S3：机载合成孔径雷达根据所述飞行参数向动目标所在的待观测区域发射雷达信号并接收回波信号；S4：对所述回波信号进行恒虚警率检测，得到所述动目标的外场测试图像。较佳的，所述感兴趣目标为舰船目标。较佳的，模拟获取与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标具体为：获取在设定级别海况的真实海域中，感兴趣目标的平动特性和转动特性；根据所述平动特性和转动特性，控制真实海域中动目标的运动，使得动目标的六自由度的运动特征与感兴趣目标的六自由度的运动特征之间的误差小于设定阈值。较佳的，模拟获取与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标具体为：在近海区域人为制造设定级别的波浪，然后获取近海区域中的感兴趣目标模型的平动特性和转动特性；其中，感兴趣目标模型与所述感兴趣目标的大小成设定比例；根据所述平动特性和转动特性，控制近海区域中动目标的运动，使得动目标的六自由度的运动特征与感兴趣目标模型的六自由度的运动特征之间的误差小于设定阈值。较佳的，所述获取与高轨合成孔径雷达等效的飞行参数具体包括以下步骤：S201：将高轨合成孔径雷达的运动速度下降μ倍后的运动速度，作为机载合成孔径雷达的运动速度，从而实现高轨合成孔径雷达方位向分辨率的等效，其中，μ为高轨合成孔径雷达的作用距离与机载合成孔径雷达的作用距离的比值；S202：将高轨合成孔径雷达发射的雷达信号的带宽，作为机载合成孔径雷达发射的雷达信号的带宽，从而实现高轨合成孔径雷达距离向分辨率的等效；S203：基于高轨合成孔径雷达的信噪比与机载合成孔径雷达的信噪比相等的条件下，获取机载合成孔径雷达在设定的发射效率、作用距离、运动速度以及损耗系数情况下的发射功率与天线面积，从而实现高轨合成孔径雷达信噪比的等效；S204：基于高轨合成孔径雷达的方位向分辨率与机载合成孔径雷达的方位向分辨率等效的条件下，将高轨合成孔径雷达的合成孔径时间作为机载合成孔径雷达的合成孔径时间，从而实现高轨合成孔径雷达合成孔径时间的等效；S205：将大于高轨合成孔径雷达斜视角的值作为机载合成孔径雷达的斜视角，从而实现高轨合成孔径雷达斜视角的等效。有益效果：本专利技术提供一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，能够实现高轨合成孔径雷达的等效，使得机载合成孔径雷达能够录取长合成孔径时间的动目标回波数据，为验证高轨合成孔径雷达动目标检测技术的可行性提供支撑。本专利技术的一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，除了适用于舰船目标的成像试验，还适用于水体、农作物和林地等时敏目标进行长合成孔径时间下的成像试验。附图说明图1为本专利技术提供的一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法的流程图。图2为本专利技术提供的高轨合成孔径雷达和机载合成孔径雷达的成像示意图；图3为本专利技术提供的动目标检测外场试验场景示意图；图4为本专利技术提供的动目标检测外场试验直升机飞行线路示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图1，该图为本实施例提供的一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法的流程图。一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，包括以下步骤：S1：获取与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标。需要说明的是，物体在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。也就是说，感兴趣目标在直角坐标系oxyz中可以有3个平移运动和3个转动。3个平移运动分别是沿x,y,z轴的平移运动，3个转动分别是绕x,y,z轴的转动，则把上述6个独立运动称做6个自由度。可选的，所述感兴趣目标为舰船目标。下面介绍获取与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标的两种方法。第一种方法为：获取在设定级别海况的真实海域中，感兴趣目标的平动特性和转动特性；根据所述平动特性和转动特性，控制真实海域中动目标的运动，使得动目标的六自由度的运动特征与感兴趣目标的六自由度的运动特征之间的误差小于设定阈值。第二种方法为：在近海区域中人为制造设定级别的波浪，然后获取近海区域中的感兴趣目标模型的平动特性和转动特性；其中，感兴趣目标模型与所述感兴趣目标的大小成设定比例；根据所述平动特性和转动特性，控制近海区域中动目标的运动，使得动目标的六自由度的运动特征与感兴趣目标模型的六自由度的运动特征之间的误差小于设定阈值。需要说明的是，设定级别的海况可以为1～5级，其中1级海况为波纹或涌浪和波纹同时存在；2级海况为波浪很小波峰开始破裂，浪花不显白色而呈玻璃色；3级海况为波浪不大，但很触目，波峰破裂，其中有些地方形成白色浪花—白浪；4级海况的波浪具有明显的形状，到处形成白浪；5级海况为出现高大的波峰，浪花占了波峰上很大面积，风开始削去波峰上的浪花。S2：获取与高轨合成孔径雷达等效的飞行参数，其中，所述飞行参数包括方位向分辨率、距离向分辨率、信噪比、合成孔径时间以及斜视角。所述获取与高轨合成孔径雷达等效的飞行参数具体包括以下步骤：S201：将高轨合成孔径雷达的运动速度下降μ倍后的运动速度，作为机载合成孔径雷达的运动速度，从而实现高轨合成孔径雷达方位向分辨率的等效，其中，μ为高轨合成孔径雷达的作用距离与机载合成孔径雷达的作用距离的比值。需要说明的是，方位向分辨率等效需要高轨合成孔径雷达与机载合成孔径雷达对应相同的视角变化范围。如图2所示，在相同的时间采样间隔内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：模拟与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标；S2：获取与高轨合成孔径雷达等效的飞行参数，其中，所述飞行参数包括方位向分辨率、距离向分辨率、信噪比、合成孔径时间以及斜视角；S3：机载合成孔径雷达根据所述飞行参数向动目标所在的待观测区域发射雷达信号并接收回波信号；S4：对所述回波信号进行恒虚警率检测，得到所述动目标的外场测试图像。

【技术特征摘要】
1.一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：模拟与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标；S2：获取与高轨合成孔径雷达等效的飞行参数，其中，所述飞行参数包括方位向分辨率、距离向分辨率、信噪比、合成孔径时间以及斜视角；S3：机载合成孔径雷达根据所述飞行参数向动目标所在的待观测区域发射雷达信号并接收回波信号；S4：对所述回波信号进行恒虚警率检测，得到所述动目标的外场测试图像。2.如权利要求1所述的一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，其特征在于，所述感兴趣目标为舰船目标。3.如权利要求2所述的一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，其特征在于，模拟获取与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标具体为：获取在设定级别海况的真实海域中，感兴趣目标的平动特性和转动特性；根据所述平动特性和转动特性，控制真实海域中动目标的运动，使得动目标的六自由度的运动特征与感兴趣目标的六自由度的运动特征之间的误差小于设定阈值。4.如权利要求2所述的一种机载合成孔径雷达动目标检测外场试验方法，其特征在于，模拟获取与感兴趣目标的六自由度的运动特征等效的动目标具体为：在近海区域人为制造设定级别的波浪，然后获取近海区域中的感兴趣目标模型的平动特性和转动特性；其中，感兴趣目标模型与所述感兴趣目标的大小成设定比例；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕争，梁健，张庆君，朱宇，徐明明，何德华，肖刚，李晓云，游冬，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11