基于聯(lián)合分布的混合信號分離與參數估計方法研究.pdf

1、合成孔徑雷達（SAR）具有全天時、全天候和遠距離探測的優(yōu)勢，是戰(zhàn)略偵察和戰(zhàn)場監(jiān)視的重要組成部分。將SAR和地面運動目標檢測（GMTI）相結合，可同時獲得戰(zhàn)場中的靜態(tài)和動態(tài)信息，得到全面詳盡的戰(zhàn)場態(tài)勢圖。隨著 SAR-GMTI在軍事和民用方面日益廣泛地應用，SAR-GMTI也面臨許多新的問題與挑戰(zhàn)，例如復雜干擾的抑制、機動目標的參數估計以及多目標精確成像等。而在這些挑戰(zhàn)中，雷達回波信號往往具有非平穩(wěn)特性，采用一維的信號處理方式難以對回波信

2、號進行充分的刻畫?；诖?，本文對雷達回波信號的聯(lián)合分布（時頻分布、時間-調頻率分布等）開展研究，并將研究成果應用于SAR干擾抑制、勻速/機動目標多普勒參數估計以及多目標分離成像。本研究主要內容包括：
　　⑴研究了干擾抑制方法。窄帶干擾（NBI）和寬帶干擾（WBI）是 SAR干擾的兩種主要形式，干擾的存在會大幅度地降低SAR圖像的質量，尤其是寬帶干擾，在時域和頻域內與有用的回波信號高度重疊，通過一維的信號處理方式難以有效地抑制干擾。

3、針對這一問題，在分析NBI和WBI時頻特性的基礎上，利用干擾信號與有用信號在時頻平面內能量聚集特性的差異，提出了一種基于 Wigner分布（WD）和時頻面滑窗掩膜技術的干擾抑制算法。該算法首先利用瞬時時刻重構序列與原序列之間的聯(lián)系，提出了一種基于WD的高效信號重構算法，能夠從信號的WD中準確快速地恢復出信號；然后采用平滑偽WD分布（SPWD）作為時頻掩膜抑制WD的交叉項，并結合 WD信號重構算法和時頻平面滑窗掩膜技術重構干擾信號；最后將

4、重構的干擾信號與原始回波進行對消實現干擾抑制。該算法能有效抑制SAR圖像中時變的NBI和WBI，同時盡可能保留有用的SAR回波信號。仿真和實測數據處理結果驗證了本文方法的有效性。
　?、蒲芯苛藙蛩龠\動目標的多普勒參數估計問題。對于勻速運動目標，當目標的距離走動和距離彎曲校正后，其回波形式可描述為線性調頻（LFM）信號。LFM信號的中心頻率和調頻率分別與目標的距離向速度和方位向速度有關。通過對LFM信號的參數估計可以得到目標的運動參

5、數。立方相位函數（CPF）能有效地估計單分量LFM信號的參數，但在處理多分量LFM信號時會產生交叉項和偽峰。針對這一問題，本論文提出了一種針對LFM信號的相參積累CPF算法。該算法利用了LFM信號在時間-調頻率平面內沿平行于時間軸的直線分布這一特性，結合解線頻調技術沿時間軸對目標信號進行相參積累，最后在頻率-調頻率二維平面內同時估計目標的中心頻率和調頻率參數。所提算法能夠有效抑制交叉項和偽峰分量，并且不需要參數搜索過程。仿真和實測數據處

6、理結果表明所提算法是一種有效的LFM信號參數估計算法。
　?、茄芯苛藱C動目標的多普勒參數估計問題。對于機動目標，其加速度會在回波歷程中引入三階相位項（二次調頻率），其回波形式可描述為立方相位信號（CPS）。三階相位項會造成機動目標的回波在時間-調頻率平面內出現調頻率走動。根據這一性質，提出了一種基于坐標軸旋轉的相參積累 CPF算法。首先利用坐標軸旋轉校正由三階相位項帶來的調頻率走動，再結合坐標軸旋轉角度與解線頻調技術，對機動目標進

7、行相參積累。所提算法采用了相參積累方式，因此具有較低的信噪比門限，同時能夠有效地抑制交叉項和偽峰分量。與現有的相關參數估計算法相比，所提算法在增加一定計算復雜度的基礎上提高了低信噪比下的參數估計性能。
　?、妊芯苛烁咝旁氡认露嗄繕朔蛛x成像方法。針對多目標回波信號在距離頻域-方位時域能夠近似為多分量LFM信號這一特性，提出了一種穩(wěn)健的多分量LFM信號合成算法。該算法首先利用了多分量LFM信號的自項經過模糊函數平面原點這一特性，結合R