機載多通道SAR-GMTI處理方法的研究.pdf

1、合成孔徑雷達(SAR)具有全天候、全天時和遠距離成像的特點，可以大大提高雷達的信息獲取能力，對軍用和民用均有重要的應用價值。然而傳統(tǒng)的合成孔徑雷達只對靜止目標成像，對運動目標的檢測與成像而言，靜止目標的回波是干擾雜波，要盡量地加以濾除，同時，若不對這些運動目標采用它們自身的多普勒參數(shù)進行專門的成像，仍沿用對靜止目標的成像方法，其SAR圖像就會產(chǎn)生嚴重失真。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)分出運動目標并且能夠正確地估計出其運動參數(shù)，因而廣泛地應用于戰(zhàn)場感知和偵查中。 目前世界上許多國家都在大力發(fā)展多通道地面運動目標檢測(Ground MovingTarget Indication，簡稱GMTI)和定位技術(shù)，積極研究先進的動目標檢測理論，努力尋求各種高效、實用的動目標檢測技術(shù)。本文首先深入分析國內(nèi)外SAR動目標檢測成像研究進展，圍繞著“十五”和“十一五”國防預研計劃項目(No

3、.102060302)及國家自然科學基金項目(No.60502044和No.60725103)的研究任務(wù)，以提高動目標檢測性能為宗旨，緊密結(jié)合工程應用，利用概念分析、理論推導和數(shù)據(jù)驗證等對機載多通道SAR-GMTI的參數(shù)設(shè)計、通道均衡、慢(快)速目標檢測成像等方面進行深入地的研究。 論文內(nèi)容可概括為如下五部分： 第一部分，對機載的多通道SAR-GMTI系統(tǒng)的基本參數(shù)設(shè)計進行了研究，推導了各參數(shù)之間的制約關(guān)系，給出設(shè)計實例

4、；并分析GMTI的基本性能指標，給出在波長、速度一定的條件下不同體制的GMTI設(shè)計參數(shù)例子。 第二部分，提出了一種機載多通道SAR-GMTI通道均衡算法。首先詳細討論了引起相干性下降的三個主要因素：載機不平穩(wěn)運動、天線方向圖差異、通道頻率響應差異。然后提出采用兩個二維自適應濾波來校正通道間的幅相誤差，一個在距離時域方位多普勒域，另一個在距離頻率方位時域。采用該均衡算法后，復圖像對的相干性大大提高，這時只需采用簡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的實測數(shù)據(jù)證明了提出算法的有效性。 第三部分，地面運動目標速度較大時，會產(chǎn)生距離徙動，在圖像域出現(xiàn)嚴重散焦，不易檢測，同時存在脈沖重復頻率(PRF)模糊現(xiàn)象，其多普勒頻譜會發(fā)生折疊，不易正確定位。針對上述問題，提出了基于機載三通道SAR-GMTI的地面快速目標檢測、定位與成像方法。首先，在距離壓縮后的數(shù)據(jù)域進行DPCA雜波抑制，組合運用Canny算子，Ratio算子和Hou

6、gh變換提取快速目標運動軌跡，然后采用基于解PRF后的二階keystone變換方法完成目標的成像，檢測及運動參數(shù)估計，最后將快速目標融合到標有慢速運動目標的清晰SAR圖像中。外場實測結(jié)果驗證了該方法的有效性和準確性。 第四部分，提出了一種基于聯(lián)合像素的三通道地面運動目標檢測方法。首先分析聯(lián)合像素處理后的兩多視SAR圖像干涉統(tǒng)計特性，建立幅相聯(lián)合的概率統(tǒng)計模型，分析虛警和漏警，考慮到最小可檢測速度內(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)合檢測動目標。實測數(shù)據(jù)處理結(jié)果驗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的運動目標檢測和定位算法。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濾波和雙基差分距離校正(DRC)方法。通過此補償方法，能夠很好的抑制靜止雜波而且能夠正確的估計出地面運動目標參數(shù)。最后通過仿真例子證明了提出算法