運動目標檢測、成像與參數(shù)估計方法研究.pdf

1、運動目標探測是雷達系統(tǒng)的最重要功能之一。提高動目標檢測性能，主要依賴于兩點:一是有效地抑制雜波，二是對目標進行有效地聚焦。借助多個天線的自由度信息能夠有效地實現(xiàn)雜波抑制，這樣，如何提高各天線通道的一致性以及更加有效的雜波抑制算法就成為動目標檢測的重要內容之一。隨著動目標探測技術研究的不斷深入和發(fā)展，實現(xiàn)動目標檢測的同時估計得到目標的運動參數(shù)及位置和目標的SAR成像也成為重要的系統(tǒng)要求和研究內容。
　　本論文主要圍繞兩方面內容進行了

2、相關研究:一是提高目標檢測性能的方法:如何有效抑制雜波以及如何對目標進行良好聚焦;二是在目標檢測后，如何有效估計目標的運動參數(shù)，具體如下:
　　1.多通道SAR-GMTI通道均衡及動目標檢測定位方法
　　通道一致性問題是實現(xiàn)多通道SAR-GMTI系統(tǒng)雜波抑制和動目標檢測的關鍵問題。針對多通道SAR-GMTI系統(tǒng)，提出了一種新的通道均衡方法和基于該均衡的動目標檢測、定位方法。該方法先利用泄漏信號進行電路中信號均衡，后進行通道間

3、快時間和慢時間校準并在距離壓縮后通過迭代補償通道差異，再經(jīng)雜波對消和方位壓縮實現(xiàn)動目標檢測，最后通過估計動目標多普勒偏移的方法完成參數(shù)估計。該通道均衡方法不需要天線參數(shù)、平臺運動參數(shù)等先驗信息，避免了圖像配準過程和自適應雜波相消處理，因而計算量小，易于實現(xiàn)。實測數(shù)據(jù)實驗結果證明該方法雜波對消比能夠達到20dB，檢測和定位性能好。
　　2.基于總體最小二乘的多通道SAR-GMTI方法
　　針對多通道SAR-GMTI處理中噪聲導

4、致雜波相關性差而使雜波抑制性能降低的問題，提出了一種基于總體最小二乘的SAR-GMTI方法。該方法利用檢測單元周圍的相鄰像素雜波信息在整體最小二乘意義下擬合檢測單元雜波特性，消除了噪聲影響，提高了多個通道雜波之間的相關性，改善了雜波抑制性能，而且該方法具有很好的通道誤差穩(wěn)健性，仿真數(shù)據(jù)處理和實測數(shù)據(jù)處理驗證了該方法的有效性。
　　3.多通道SAR多目標高概率檢測與高精度成像方法
　　在多通道SAR-GMTI系統(tǒng)中，目標運動會

5、導致目標的越距離單元走動和方位調頻率偏移。由于目標的運動參數(shù)未知，傳統(tǒng)的SAR-GMTI處理方法利用靜止場景參數(shù)對目標進行聚焦，這會導致目標散焦、檢測概率下降等問題。另外，傳統(tǒng)的方法只能在目標檢測并進行目標逐一提取以后逐一對目標進行參數(shù)估計，這將帶來很大的運算復雜度。針對這些問題，本論文提出了一種不需要動目標運動參數(shù)等先驗知識的多目標高概率檢測和成像方法。該方法首先利用Keystone變換和相位補償濾波器組消除目標距離走動，后利用LVD

6、變換對多個目標在LVD平面同時進行聚焦。在該平面對目標進行目標檢測后，可以得到這些目標的多普勒調頻率，最后可以實現(xiàn)目標SAR成像。實測數(shù)據(jù)處理證明該方法能夠克服目標越距離單元走動和調頻率偏移導致的散焦問題，從而有效提高了動目標的檢測概率。
　　4.機載雙基正側陣雷達雜波抑制方法
　　機載雙基雷達收發(fā)分置的雙基結構使雜波二維分布呈現(xiàn)距離依賴性，導致空時自適應處理很難得到獨立同分布的距離樣本來估計雜波統(tǒng)計特性，因而雜波抑制性能很

7、差。針對此問題，提出了利用MIMO或者重疊子陣交替發(fā)射的機載雙基正側陣雷達雜波抑制方法。這兩種方法利用發(fā)射端空間自由度信息使機載雙基正側陣雷達的雜波脊落在發(fā)射和接收空間頻率以及多普勒頻率構成的三維頻率空間的一個平面上，并且目標通常具有一定徑向速度而不落在該平面。由于該雜波平面具有距離平穩(wěn)性，這保證了空時自適應處理可以有效地抑制該雜波平面，進而能夠有效抑制距離非平穩(wěn)雜波。
　　5.運動目標空時參數(shù)快速估計方法
　　常規(guī)的運動目

8、標空時參數(shù)估計方法需要參數(shù)精細搜索，估計精度和搜索的步長有關，計算量很大。針對此問題，提出了兩種目標空時參數(shù)快速估計方法:基于多項式求根的目標空時參數(shù)最大似然估計方法利用目標所在頻率附近的3個頻率通道的導向矢量做自適應濾波得到3個不同的自適應權矢量和輸出響應，用多項式求根方法估計得到目標的空時頻率;基于二階多項式擬合的目標空時參數(shù)最大似然估計算法利用對目標頻率濾波后響應主瓣附近的三個頻率的輸出，進行二階多項式擬合，通過求解極值得到目標空