機(jī)載SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和窄帶干擾抑制及其單通道GMTI的研究.pdf

1、經(jīng)過五十多年的發(fā)展，合成孔徑雷達(dá)（SAR）成像的理論和基本算法已經(jīng)逐漸完善。但是隨著合成孔徑雷達(dá)在軍事和民用方面日益廣泛地應(yīng)用，SAR成像將面臨許多新的問題和挑戰(zhàn)。雷達(dá)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差將造成SAR成像的困難，并導(dǎo)致SAR圖像散焦，特別在機(jī)載SAR慣導(dǎo)有限的情況下，研究基于回波數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償對(duì)國(guó)內(nèi)的機(jī)載SAR成像有著重要的意義。同時(shí)，由于窄帶干擾的存在會(huì)明顯地降低SAR圖像的信干比，研究有效的窄帶干擾檢測(cè)與抑制算法可以顯著地提高SAR圖像的

2、質(zhì)量。此外，場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)會(huì)在SAR圖像中散焦或移位，如何對(duì)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和精確成像是SAR領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以提高SAR圖像質(zhì)量為宗旨，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)證等手段對(duì)機(jī)載SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、窄帶干擾抑制和SAR地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像三個(gè)方面進(jìn)行深入地研究?，F(xiàn)將本文的主要工作概括如下： 1、詳細(xì)地闡述了距離—多普勒（R—D）和線頻變標(biāo)（CS）兩種有效的成像算法。該R—D算法為時(shí)域距離走動(dòng)校正頻域彎曲校

3、正的R—D算法，它不僅適應(yīng)于正側(cè)視SAR成像，而且適應(yīng)于大斜視SAR成像。而CS算法則可應(yīng)用于高分辨率正側(cè)視或小斜視SAR成像。 2、系統(tǒng)地研究了機(jī)載SAR的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。從SAR成像幾何模型和經(jīng)驗(yàn)公式出發(fā)，分析了機(jī)載SAR系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差的控制要求。在SAR系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)誤差分析的基礎(chǔ)上提出了一種有效的機(jī)載SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方案，即利用兩維天線伺服系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)償載機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差，從回波數(shù)據(jù)的瞬時(shí)多普勒調(diào)頻率中估計(jì)得到平動(dòng)誤差，并且利用其對(duì)數(shù)據(jù)包絡(luò)和

4、相位的校正來(lái)實(shí)現(xiàn)平動(dòng)誤差補(bǔ)償。 3、提出一種適用于大斜視SAR的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法。該方法從大斜視SAR成像的幾何模型出發(fā)，分析并推導(dǎo)了大斜視SAR的運(yùn)動(dòng)誤差與多普勒參數(shù)的關(guān)系。同時(shí)，利用瞬時(shí)多普勒調(diào)頻率和部分載機(jī)慣導(dǎo)參數(shù)通過偽逆求解估計(jì)出運(yùn)動(dòng)誤差的空間分量，然后根據(jù)所得到的運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。 4、系統(tǒng)地研究了SAR窄帶干擾特性，提出基于特征子空間濾波的窄帶干擾抑制方法。該方法屬于非參數(shù)化方法，它在頻域?qū)φ瓗Ц?/p>

5、擾進(jìn)行簡(jiǎn)單的定性識(shí)別，在時(shí)域通過特征子空間分析把干擾數(shù)據(jù)和有用數(shù)據(jù)投影到不同子空間，并通過特征子空間濾波有效地抑制窄帶干擾。 5、提出基于改進(jìn)的最小均方（ILMS）算法的參數(shù)化窄帶干擾抑制方法。該方法通過Pisarenko諧波分析較精確地確定窄帶干擾的頻率，并利用分段LMS和插值處理估計(jì)出時(shí)變窄帶干擾的復(fù)包絡(luò)，然后通過干擾數(shù)據(jù)的時(shí)域相消和信號(hào)增益恢復(fù)完成對(duì)窄帶干擾的抑制。 6、系統(tǒng)地研究了單通道地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和成像。提

6、出一種基于兩視處理的單通道SAR運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和定位方法。該方法適用于低信雜比下具有徑向速度的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，根據(jù)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)于靜止場(chǎng)景的多普勒譜偏移，把回波的多普勒譜分成對(duì)稱兩段分別成像，通過將兩子視圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和非相干相消來(lái)抑制地雜波，提高對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)能力。另外，在SAR圖像中加窗取出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的復(fù)信號(hào)并計(jì)算其多普勒譜相對(duì)于靜止目標(biāo)的平移量，通過該平移量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)較準(zhǔn)確的定位，并可進(jìn)一步地降低虛警概率。 7、提