合成孔徑雷達地面運動目標(biāo)檢測若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑雷達(SAR)是二十世紀(jì)五十年代初發(fā)展起來的一種新型的雷達體制。它屬于主動式微波遙感設(shè)備，具有強穿透性，可以全天時、全天候工作，能夠獲得高的分辨率和可靠的成像精度等顯著特點，在國民經(jīng)濟和軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。地面運動目標(biāo)檢測(GMTI)技術(shù)是合成孔徑雷達領(lǐng)域中的一個研究熱點，基于SAR平臺的運動目標(biāo)檢測無論是在軍事上還是在民用上都有廣泛的應(yīng)用前景。SAR可對背景進行高分辨率成像，GMTI可以在大范圍區(qū)域內(nèi)連續(xù)、及時、清晰地描述

2、戰(zhàn)場存在的大量運動目標(biāo)，且不受天氣影響，二者相聯(lián)合，十分有助于提高戰(zhàn)場感知能力。
　　 對于SAR-GMTI系統(tǒng)而言，其平臺的高速運動導(dǎo)致了場景主瓣雜波具有較大的方位向多普勒帶寬，在很大程度上淹沒了感興趣速度范圍內(nèi)的目標(biāo)回波信號。因此有效地抑制雜波，成為運動目標(biāo)檢測的核心問題。另外，對于運動目標(biāo)檢測而言，為了同時獲得聚焦的運動目標(biāo)和靜止目標(biāo)的雷達圖像，并對運動目標(biāo)進行定位與跟蹤，就需要對運動目標(biāo)的參數(shù)進行估計，因此運動目標(biāo)參數(shù)估

3、計也是SAR-GMTI技術(shù)的一個重要研究課題。
　　 本論文針對合成孔徑雷達地面運動目標(biāo)檢測與測速定位等關(guān)鍵問題進行了研究，主要工作可總結(jié)如下：
　　 1.對SAR-GMTI系統(tǒng)的主要系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計進行了研究，分析了參數(shù)之間的相互關(guān)系，討論了其對運動目標(biāo)檢測性能的影響。同時，研究了圖像分辨率對運動目標(biāo)檢測的影響，為SAR-GMTI系統(tǒng)設(shè)計提供了一定參考。
　　 2.提出一種基于協(xié)方差矩陣特征分解的多通道運動目標(biāo)檢測

4、方法。該方法通過構(gòu)造多通道SAR數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣，利用協(xié)方差矩陣小特征值之和的幅度來檢測運動目標(biāo)。對檢測出的運動目標(biāo)可先通過常規(guī)測速方法對目標(biāo)徑向速度進行粗略估計，隨后再利用搜索運動目標(biāo)空域?qū)蚴噶康姆椒▽ζ鋸较蛩俣冗M行精確估計，提高了測速精度。
　　 3.提出一種基于子空間跟蹤的非均勻場景雜波抑制方法。在均勻環(huán)境下，利用最大似然方法可以獲得良好的協(xié)方差矩陣估計。而在實際應(yīng)用中由于系統(tǒng)誤差和地面地形起伏，雜波通常表現(xiàn)為非均勻環(huán)境，

5、這時所需獨立同分布訓(xùn)練樣本數(shù)目往往不夠，這就會導(dǎo)致協(xié)方差矩陣估計不準(zhǔn)，雜波抑制性能下降。針對這一問題，提出了一種新的圖像域雜波抑制方法，它通過利用子空間跟蹤方法對雜波子空間進行估計，進而進行雜波抑制。由于該方法只需少量樣本即可對雜波子空間進行正確估計，非常適合應(yīng)用于非均勻環(huán)境中。
　　 4.在檢測出運動目標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了兩種運動目標(biāo)參數(shù)估計方法。第一種方法針對存在方位向速度的地面慢速運動目標(biāo)，提出了基于對比度最優(yōu)準(zhǔn)則的參數(shù)估計

6、方法，該方法以圖像對比度作為評價標(biāo)準(zhǔn)，通過聯(lián)合搜索目標(biāo)的方位向速度和距離向速度，使運動目標(biāo)圖像的對比度函數(shù)最大來獲得運動目標(biāo)速度的估計值。第二種方法針對存在加速度的運動目標(biāo)，分析了加速度對運動目標(biāo)成像質(zhì)量的影響，提出了一種通過擬合方位向回波信號瞬時頻率曲線來估計運動目標(biāo)參數(shù)的方法。并且可以根據(jù)估計出的運動目標(biāo)參數(shù)，重新構(gòu)造方位向匹配函數(shù)進行方位向壓縮，得到聚焦后的運動目標(biāo)圖像。
　　 5.針對InSAR構(gòu)形下的分布式衛(wèi)星SAR系