陣列雷達(dá)SAR-GMTI關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)(SAR)是現(xiàn)代雷達(dá)的一項(xiàng)突破性成就。它具有全天候、全天時(shí)和遠(yuǎn)距離成像的特點(diǎn)，能夠從空中實(shí)時(shí)提供類似光學(xué)照片的二維地物地貌圖像并且具有良好的空間分辨能力和輻射測(cè)量保真度，它的優(yōu)良性能使它在軍事和民用上都得到非常廣泛的應(yīng)用。SAR的初衷是針對(duì)地面靜止場(chǎng)景成像而發(fā)展起來(lái)的，在常規(guī)的SAR圖像中，地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像會(huì)出現(xiàn)距離走動(dòng)、散焦、方位位置偏移等現(xiàn)象，動(dòng)目標(biāo)往往只能以模糊的形式疊加在靜止場(chǎng)景SAR圖像上。在實(shí)際的應(yīng)用中，特別是在

2、軍事的應(yīng)用上，人們總是希望通過(guò)SAR圖像來(lái)進(jìn)行地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(GMTI)并將其標(biāo)注在場(chǎng)景的SAR圖像上，SAR-GMTI技術(shù)就這樣應(yīng)運(yùn)而生了。多通道SAR比單通道SAR能夠提供更多的系統(tǒng)自由度。就實(shí)現(xiàn)GMTI功能而言，雷達(dá)陣列沿航向直線分布為最優(yōu)構(gòu)型，可以獲得最優(yōu)的雜波抑制性能，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)，因而被廣泛地應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)感知和偵察中。
　　 目前世界上許多國(guó)家都在大力研究基

3、于SAR的多通道地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和定位技術(shù)，努力尋求各種高效、實(shí)用的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法。本文在深入分析國(guó)內(nèi)外SAR-GMTI研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)合成孔徑雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和成像機(jī)理進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究和分析，重點(diǎn)研究了沿航跡正側(cè)視陣列雷達(dá)實(shí)現(xiàn)SAR-GMTI時(shí)所需解決的通道均衡、雜波抑制以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)等問(wèn)題。論文的主要內(nèi)容可概括為以下四個(gè)部分：
　　 1.針對(duì)多通道均衡問(wèn)題，提出了一種對(duì)強(qiáng)目標(biāo)信號(hào)污染穩(wěn)健的自適應(yīng)通道盲均衡算法。該

4、方法在獲得SAR圖像的基礎(chǔ)上，根據(jù)功率挑選準(zhǔn)則選取數(shù)據(jù)樣本矢量，并對(duì)其模進(jìn)行歸一化處理，對(duì)模歸一化矢量的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征分解后取其最大特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量，最后再將原始數(shù)據(jù)矢量的各分量除以該特征矢量的對(duì)應(yīng)分量，從而達(dá)到均衡通道幅相誤差的目的。理論分析、仿真實(shí)驗(yàn)和某機(jī)載實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果表明該方法能夠有效地均衡通道響應(yīng)誤差，對(duì)強(qiáng)干擾或目標(biāo)信號(hào)的污染具有穩(wěn)健性。
　　 2.針對(duì)圖像配準(zhǔn)誤差嚴(yán)重影響傳統(tǒng)GMTI算法的目標(biāo)檢測(cè)性能的問(wèn)

5、題，提出了SAR圖像域基于聯(lián)合相關(guān)導(dǎo)向矢量模型的自適應(yīng)目標(biāo)檢測(cè)及測(cè)速定位方法。該方法在很大程度上增加了系統(tǒng)的自由度，大大提高了系統(tǒng)的雜波抑制性能。仿真實(shí)驗(yàn)表明該方法對(duì)圖像配準(zhǔn)誤差具有較強(qiáng)的穩(wěn)健性，在圖像配準(zhǔn)誤差達(dá)到一個(gè)像素的情況下仍能獲得良好的目標(biāo)檢測(cè)性能和較高的測(cè)速定位精度。
　　 3.提出了一種穩(wěn)健的特征子空間投影雜波抑制方法。在理想情況下，傳統(tǒng)的特征子空間投影方法具有良好的雜波抑制性能，然而在實(shí)際中存在強(qiáng)干擾或目標(biāo)信號(hào)污染

6、時(shí)，其雜波抑制性能會(huì)受到嚴(yán)重的影響。為此，本文提出了一種新的特征子空間投影方法，理論分析表明該方法對(duì)強(qiáng)干擾或目標(biāo)信號(hào)污染具有穩(wěn)健性。仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了方法的有效性。
　　 4.提出了一種基于模歸一化矢量的自適應(yīng)波束形成方法。該方法首先利用次優(yōu)權(quán)進(jìn)行雜波抑制，然后針對(duì)目標(biāo)所在的位置利用最優(yōu)權(quán)進(jìn)行目標(biāo)徑向速度搜索運(yùn)算，根據(jù)輸出信雜噪比最大準(zhǔn)則估計(jì)目標(biāo)徑向速度，最后在SAR圖像上對(duì)目標(biāo)的真實(shí)位置進(jìn)行標(biāo)定。該方法有效降低了目標(biāo)