一种变调频率单通道SAR-GMTI方法技术

本发明专利技术涉及一种变调频率单通道SAR

【技术实现步骤摘要】
一种变调频率单通道SAR
‑
GMTI方法


[0001]本专利技术属于雷达图像
，具体涉及一种变调频率单通道SAR
‑
GMTI方法。

技术介绍

[0002]在获取高分辨合成孔径雷达图像后，最主要的任务是要检测出感兴趣区域内的运动目标。而在复杂杂波环境下，运动目标往往会被强地面杂波所淹没。传统的合成孔径雷达地面运动目标检测技术主要采用多通道间强相关性来有效抑制地面静止杂波，从而实现地面运动目标指示(GMTI)，主要方法包括偏置相位中心天线技术(DPCA)，空时自适应处理技术(STAP)和沿航迹干涉技术(ATI)等等。多通道合成孔径雷达地面运动目标检测方法通常具有较强的稳健性，但是其效果主要受制于通道间的相关性，而通道的相关性会受到几个因素的影响，例如不同通道的幅相误差，图像配准问题以及方位向非均匀采样问题。为避免通道之间不一致性的影响，考虑利用合成孔径雷达系统的单通道数据来检测运动目标。对于传统的单通道SAR
‑
GMTI方法来说，其主要利用运动目标径向速度带来的多普勒偏移来检测主杂波区外的运动目标。为了更好地检测主杂波区内的低速运动目标，考虑通过用不同的多普勒调频率来设计散焦滤波器，从而得到一组散焦合成孔径雷达图像。对于不同的散焦图像，静止目标基本保持不动，而运动目标由于具有一定的径向速度，会产生偏移或较大程度的散焦，对比这一组散焦图像，即可实现运动目标的有效检测。然而，散焦图像使得运动目标的能量积累无法达到最优，造成输出信杂噪比(SCNR)减小，影响最终的检测概率。为了改进此类散焦方法，也可以利用多个多普勒视角来得到一组聚焦的图像，然后对比不同多普勒视角的图像来检测目标。但对多普勒谱分不同视角等价于利用多通道数据来进行运动目标检测，不同多普勒视角同样存在视角之间相关性的问题。更重要的是，合成孔径雷达系统的多普勒中心会由于运动误差等因素导致一定的偏差，这个偏差增大了视角之间的不相关性，严重影响运动目标检测结果。

技术实现思路

[0003]要解决的技术问题
[0004]针对单通道机载SAR雷达通过不同多普勒视角图像进行目标检测时存在的视角不相关性问题，提出了一种变多普勒调频率的聚焦成像与补偿方法，能够在消除通道不一致性的同时，降低对多普勒中心估计精度的要求与依赖，有效提升对运动目标的检测概率。
[0005]技术方案
[0006]一种变调频率单通道SAR
‑
GMTI方法，其特征在于步骤如下：
[0007]步骤1：结合成像几何，建立单通道机载合成孔径雷达信号模型
[0008]1a)建立单通道天线发射线性调频波形信号模型；
[0009]1b)结合波形信号模型，给出运动目标与杂波点瞬时斜距表达式；
[0010]1c)结合瞬时斜距表达式，建立杂波点与运动目标的接收信号模型；
[0011]步骤2：变多普勒调频率二维频域成像处理
[0012]2a)根据驻相点定理，将接收信号转化到距离频域，并补偿信号中的调频二次相位；
[0013]2b)构造变多普勒调频率滤波器，并对距离频域
‑
方位时域的回波信号进行补偿；
[0014]2c)利用驻相点定理，将补偿后的信号变换至多普勒域；
[0015]2d)设计距离单元徙动滤波器，对信号中的距离徙动进行补偿；
[0016]2e)对补偿后的回波信号做二维逆傅里叶变换，获得粗聚焦的雷达图像；
[0017]步骤3：多普勒模糊处理与目标检测
[0018]3a)通过逆傅里叶变化，扩展方位采样数；
[0019]3b)计算方位向偏差单元数，补偿方位向偏移；
[0020]3c)提取补偿后的方位单元；
[0021]3d)根据聚焦位置信息，计算估计运动目标的距离偏移量与径向速度。
[0022]本专利技术进一步的技术方案：步骤1c中所述的运动目标和杂波点的接收信号模型分别为：
[0023][0024][0025][0026][0027][0028]其中，t
a
表示慢时间，t表示快时间；c表示电磁波速度，A(σ
t
)和A(σ
c
)分别表示运动目标和杂波散射点的复反射包络，v表示飞机平台沿着x轴的速度，v
a
和v
r
分别表示运动目标的沿航迹速度和径向速度，R
0c
是杂波散射点的最短斜距，R
0t
是当雷达直接照射到运动目标的瞬时斜距，x
0t
和x
0c
分别表示运动目标和杂波散射点的初始方位位置。
[0029]本专利技术进一步的技术方案：步骤2e中所述的雷达图像为：
[0030][0031][0032][0033]Θ
v
(t，t
a
)＝∫∫Θ
v
(f
r
，f
a
)exp(j2πf
r
t+j2πf
a
t
a
)df
r
df
a
[0034]其中，β∈(0，1)是方位时间域的变调频率系数，β
′
＝1
‑
(1
‑
β)v2/(v
‑
v
a
)2是损失系数，α
′
＝β
′
v
‑
v
a
)2/βv2表示损失系数，Δf
a，c，β
是杂波散射点新的多普勒带宽，Δf
a，t，β
′
表示运动目标新的多普勒带宽，A(σ
c
)表示运动目标散射强度，A(σ
t
)表示杂波点散射强度，αf
r
表示距离频率差，λ表示波长。
[0035]本专利技术进一步的技术方案：步骤3d中所述的运动目标的距离偏移量：
[0036][0037]其中，<M
r
>为检测的两个运动目标相差的距离单元个数，M
r
是真实相差的非整数距离数，F
s
表示合成孔径雷达系统的采样频率。
[0038]本专利技术进一步的技术方案：步骤3d中所述的运动目标的径向速度：
[0039][0040]其中，B
r
表示发射带宽。
[0041]一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用
于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
[0042]一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。
[0043]有益效果
[0044]与现有技术相比，采用本专利技术方法对单通道SAR图像进行运动目标检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变调频率单通道SAR
‑
GMTI方法，其特征在于步骤如下：步骤1：结合成像几何，建立单通道机载合成孔径雷达信号模型1a)建立单通道天线发射线性调频波形信号模型；1b)结合波形信号模型，给出运动目标与杂波点瞬时斜距表达式；1c)结合瞬时斜距表达式，建立杂波点与运动目标的接收信号模型；步骤2：变多普勒调频率二维频域成像处理2a)根据驻相点定理，将接收信号转化到距离频域，并补偿信号中的调频二次相位；2b)构造变多普勒调频率滤波器，并对距离频域
‑
方位时域的回波信号进行补偿；2c)利用驻相点定理，将补偿后的信号变换至多普勒域；2d)设计距离单元徙动滤波器，对信号中的距离徙动进行补偿；2e)对补偿后的回波信号做二维逆傅里叶变换，获得粗聚焦的雷达图像；步骤3：多普勒模糊处理与目标检测3a)通过逆傅里叶变化，扩展方位采样数；3b)计算方位向偏差单元数，补偿方位向偏移；3c)提取补偿后的方位单元；3d)根据聚焦位置信息，计算估计运动目标的距离偏移量与径向速度。2.根据权利要求1所述的变调频率单通道SAR
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GMTI方法，其特征在于：步骤1c中所述的运动目标和杂波点的接收信号模型分别为：运动目标和杂波点的接收信号模型分别为：运动目标和杂波点的接收信号模型分别为：运动目标和杂波点的接收信号模型分别为：运动目标和杂波点的接收信号模型分别为：其中，t
a
表示慢时间，t表示快时间；c表示电磁波速度，A(σ
t
)和A(σ
c
)分别表示运动目标和杂波散射点的复反射包络，v表示飞机平台沿着x轴的速度，v
a
和v
r
分别表示运动目标的沿
航迹速度和径向速度，R
0c
是杂波散射点的最短斜距，R
0t
是当雷达直接照射到运动目标的瞬时斜距，x
0t
和x
0c
分别表示运动目标和杂波散射点的初始方位位置。3.根据权利要求1所述的变调频率单通道SAR
‑
GMTI方法，其特征在于：步骤2e中所述的雷达图像为：雷达图像为：雷达图像为：Θ

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，王伟，向聪，张晓东，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：