高分辨率寬測(cè)繪帶SAR動(dòng)目標(biāo)處理方法研究.pdf

1、近幾年來(lái)，高分辨率寬測(cè)繪帶合成孔徑雷達(dá)(HRWS SAR)系統(tǒng)由于其系統(tǒng)的優(yōu)越性，受到越來(lái)越多的關(guān)注。沿方位向多通道的HRWS SAR系統(tǒng)可以用來(lái)解決高分辨率和低脈沖重復(fù)頻率(PRF)之間的矛盾。此外，由于沿方位向的空間自由度可以用來(lái)進(jìn)行雜波抑制，因此同時(shí)也為動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)提供了機(jī)會(huì)。本論文圍繞基于HRWS SAR系統(tǒng)的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與成像的關(guān)鍵問(wèn)題及技術(shù)難點(diǎn)，并根據(jù)平時(shí)處理數(shù)據(jù)處理過(guò)程中遇到的問(wèn)題展開(kāi)研究，針對(duì)HRWS條帶SAR模式下動(dòng)目標(biāo)的

2、檢測(cè)與成像、HRWS條帶SAR模式下圖像中動(dòng)目標(biāo)干擾抑制、HRWS TOPS SAR模式下動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與成像以及空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)與成像等問(wèn)題，提出了一些新的信號(hào)處理方法，具體內(nèi)容如下：
　　1.基于HRWS SAR系統(tǒng)的SAR-GMTI處理中，直接利用傳統(tǒng)的PD-STAP技術(shù)進(jìn)行雜波抑制會(huì)導(dǎo)致三個(gè)問(wèn)題。第一，由于動(dòng)目標(biāo)徑向速度引起的多普勒偏移會(huì)導(dǎo)致動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)譜卷繞，直接利用匹配濾波的方法對(duì)動(dòng)目標(biāo)聚焦會(huì)出現(xiàn)虛假目標(biāo)。第二，在信號(hào)下采

3、樣的情況下，動(dòng)目標(biāo)聚焦位置會(huì)出現(xiàn) PRF的偏差，從而導(dǎo)致一個(gè)動(dòng)目標(biāo)可能出現(xiàn)在多個(gè)位置，使得動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)變得復(fù)雜。第三，利用傳統(tǒng)的PD-STAP技術(shù)進(jìn)行雜波抑制會(huì)導(dǎo)致很大的計(jì)算復(fù)雜性?；诖?，我們提出一種基于Deramp處理的空時(shí)自適應(yīng)處理方法進(jìn)行雜波抑制處理，可以有效解決上述問(wèn)題。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性。
　　2.為了抑制HRWS SAR圖像中散焦的動(dòng)目標(biāo)問(wèn)題，我們利用上一章中提出的空時(shí)自適應(yīng)處理框架來(lái)抑制SAR圖像中的

4、動(dòng)目標(biāo)。它的主要思想就是對(duì)動(dòng)目標(biāo)的空時(shí)譜進(jìn)行壓縮，使得動(dòng)目標(biāo)在空時(shí)平面中不存在模糊分量，甚至在空時(shí)平面中是聚焦的。因此，只需要一個(gè)空間自由度即可抑制SAR場(chǎng)景中的一個(gè)動(dòng)目標(biāo)。對(duì)于多目標(biāo)的情況，我們提出了動(dòng)態(tài)導(dǎo)向矢量的概念。假如這些聚焦的動(dòng)目標(biāo)沿方位向是不重合的，一個(gè)空間自由度足夠抑制這些動(dòng)目標(biāo)。通過(guò)利用動(dòng)態(tài)導(dǎo)向矢量的概念，用于抑制動(dòng)目標(biāo)所需空間自由度的個(gè)數(shù)等于沿方位向互相重合動(dòng)目標(biāo)個(gè)數(shù)的最大值。在SAR圖像中，聚焦之后的動(dòng)目標(biāo)可以看做是

5、稀疏的。在空時(shí)平面中，它們稀疏的分布在一些空間角度和多普勒頻率單元，因此，在方位向互相重合的動(dòng)目標(biāo)會(huì)比較少。一般來(lái)說(shuō)，兩個(gè)自由度足夠用來(lái)抑制場(chǎng)景中的動(dòng)目標(biāo)。通過(guò)對(duì)仿真數(shù)據(jù)以及某機(jī)載試驗(yàn)SAR系統(tǒng)錄取實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理，驗(yàn)證了所提算法的有效性及優(yōu)越性。
　　3.在HRWS TOPS SAR模式下靜止背景雜波的多普勒帶寬很大，在有限的PRF條件下，會(huì)導(dǎo)致背景雜波出現(xiàn)嚴(yán)重的多普勒模糊。此時(shí)，直接采用STAP方法進(jìn)行雜波抑制處理，對(duì)雜波抑制的

6、性能影響較大。基于此，提出一種基于譜壓縮的空時(shí)自適應(yīng)處理方法進(jìn)行雜波抑制。經(jīng)過(guò)譜壓縮操作后，雜波的多普勒帶寬減小到與其瞬時(shí)帶寬相同，再利用STAP方法進(jìn)行雜波抑制，使得雜波抑制性能得到明顯改善。同時(shí)，由于動(dòng)目標(biāo)徑向速度的存在，會(huì)導(dǎo)致其多普勒頻譜產(chǎn)生偏移，直接采用匹配濾波方法對(duì)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行聚焦，會(huì)造成虛假目標(biāo)的出現(xiàn)。為了避免出現(xiàn)這一現(xiàn)象，我們利用Deramp處理方法對(duì)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行聚焦處理，可以有效地避免虛假目標(biāo)的產(chǎn)生。同時(shí)利用TOPS SAR

7、模式獲得連續(xù)的重疊率很高的全孔徑TOPS SAR圖像，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡跟蹤處理。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性。
　　4.提出一種基于星載SAR系統(tǒng)的空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與成像方法。首先利用雙通道 DPCA技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面雜波的抑制，然后通過(guò)相鄰相關(guān)法對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。相鄰相關(guān)處理能夠起到對(duì)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行降階的作用，后利用改進(jìn)的keystone變換實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)的走動(dòng)校正，并沿方位相干積累能夠?qū)崿F(xiàn)在低信噪比情況下檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目