機(jī)載多通道SAR-GMTI處理方法的研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)(SAR)具有全天候、全天時(shí)和遠(yuǎn)距離成像的特點(diǎn)，可以大大提高雷達(dá)的信息獲取能力，對(duì)軍用和民用均有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而傳統(tǒng)的合成孔徑雷達(dá)只對(duì)靜止目標(biāo)成像，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)與成像而言，靜止目標(biāo)的回波是干擾雜波，要盡量地加以濾除，同時(shí)，若不對(duì)這些運(yùn)動(dòng)目標(biāo)采用它們自身的多普勒參數(shù)進(jìn)行專門的成像，仍沿用對(duì)靜止目標(biāo)的成像方法，其SAR圖像就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重失真。由于沿航向多通道SAR比單通道SAR能夠提供更多的系統(tǒng)自由度，具有很好的雜波抑制性

2、能，因此能夠在地雜波或者海雜波中清楚地區(qū)分出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并且能夠正確地估計(jì)出其運(yùn)動(dòng)參數(shù)，因而廣泛地應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)感知和偵查中。 目前世界上許多國(guó)家都在大力發(fā)展多通道地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(Ground MovingTarget Indication，簡(jiǎn)稱GMTI)和定位技術(shù)，積極研究先進(jìn)的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)理論，努力尋求各種高效、實(shí)用的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)。本文首先深入分析國(guó)內(nèi)外SAR動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)成像研究進(jìn)展，圍繞著“十五”和“十一五”國(guó)防預(yù)研計(jì)劃項(xiàng)目(No

3、.102060302)及國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.60502044和No.60725103)的研究任務(wù)，以提高動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能為宗旨，緊密結(jié)合工程應(yīng)用，利用概念分析、理論推導(dǎo)和數(shù)據(jù)驗(yàn)證等對(duì)機(jī)載多通道SAR-GMTI的參數(shù)設(shè)計(jì)、通道均衡、慢(快)速目標(biāo)檢測(cè)成像等方面進(jìn)行深入地的研究。 論文內(nèi)容可概括為如下五部分： 第一部分，對(duì)機(jī)載的多通道SAR-GMTI系統(tǒng)的基本參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，推導(dǎo)了各參數(shù)之間的制約關(guān)系，給出設(shè)計(jì)實(shí)例

4、；并分析GMTI的基本性能指標(biāo)，給出在波長(zhǎng)、速度一定的條件下不同體制的GMTI設(shè)計(jì)參數(shù)例子。 第二部分，提出了一種機(jī)載多通道SAR-GMTI通道均衡算法。首先詳細(xì)討論了引起相干性下降的三個(gè)主要因素：載機(jī)不平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)、天線方向圖差異、通道頻率響應(yīng)差異。然后提出采用兩個(gè)二維自適應(yīng)濾波來校正通道間的幅相誤差，一個(gè)在距離時(shí)域方位多普勒域，另一個(gè)在距離頻率方位時(shí)域。采用該均衡算法后，復(fù)圖像對(duì)的相干性大大提高，這時(shí)只需采用簡(jiǎn)單的雜波抑制方法就

5、可以獲得較好的抑制效果。最后，通過多通道SAR-GMTI的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證明了提出算法的有效性。 第三部分，地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生距離徙動(dòng)，在圖像域出現(xiàn)嚴(yán)重散焦，不易檢測(cè)，同時(shí)存在脈沖重復(fù)頻率(PRF)模糊現(xiàn)象，其多普勒頻譜會(huì)發(fā)生折疊，不易正確定位。針對(duì)上述問題，提出了基于機(jī)載三通道SAR-GMTI的地面快速目標(biāo)檢測(cè)、定位與成像方法。首先，在距離壓縮后的數(shù)據(jù)域進(jìn)行DPCA雜波抑制，組合運(yùn)用Canny算子，Ratio算子和Hou

6、gh變換提取快速目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，然后采用基于解PRF后的二階keystone變換方法完成目標(biāo)的成像，檢測(cè)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)，最后將快速目標(biāo)融合到標(biāo)有慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的清晰SAR圖像中。外場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和準(zhǔn)確性。 第四部分，提出了一種基于聯(lián)合像素的三通道地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法。首先分析聯(lián)合像素處理后的兩多視SAR圖像干涉統(tǒng)計(jì)特性，建立幅相聯(lián)合的概率統(tǒng)計(jì)模型，分析虛警和漏警，考慮到最小可檢測(cè)速度內(nèi)存在速度模糊，采用能量重心法解模

7、糊，最后將干涉幅度和解模糊后的干涉相位聯(lián)合檢測(cè)動(dòng)目標(biāo)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。 第五部分，提出了一種適用于一發(fā)多收的平行雙基多通道SAR的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和定位算法。該算法的提出是基于雙基構(gòu)型的特殊性，包括相干性和雜波特性兩方面。為解決這兩方面的特殊性，分別提出了二維距離方位預(yù)濾波和雙基差分距離校正(DRC)方法。通過此補(bǔ)償方法，能夠很好的抑制靜止雜波而且能夠正確的估計(jì)出地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)。最后通過仿真例子證明了提出算法