多相位中心接收SAR-GMTI技術研究.pdf

1、1971年R.Keith.Raney首次在他發(fā)表的論文中指出地面慢速運動目標對單天線合成孔徑雷達（SAR）的圖像質(zhì)量有影響，從那時起30 余年來各國學者對地面動目標檢測問題進行了各個方面的研究，但真正認識到將SAR與地面動目標指示（GMTI）結(jié)合起來的重要性，應該是上世紀九十年代初，美軍展示的E8A 偵察樣機JSTARS在海灣戰(zhàn)爭中的優(yōu)異表現(xiàn)。從那時起，國內(nèi)的高校和科研院所在各種背景項目的支持下，開展了不同程度的預研，取得了一定成果，但

2、SAR/GMTI 研究的實踐性非常強，其理論成果需要大量的實測數(shù)據(jù)加以證實。在過去，由于國內(nèi)沒有這種體制的雷達，許多研究都是基于仿真數(shù)據(jù)的結(jié)果，或通過其它渠道獲得的少量國外數(shù)據(jù)（如美國的MCARM數(shù)據(jù)），從而限制了研究的進一步深入。近年來，隨著各種新體制SAR 預研工作的開展，GMTI大多成為要求它們必有的功能之一，人們意識到對GMTI的研究工作不能再停留在紙上談兵的階段。在國內(nèi)，華東電子工程研究所（電子38 所）首次實現(xiàn)了多通道SAR

3、/GMTI多模戰(zhàn)場偵察雷達試驗樣機的飛行試驗，錄取了多種工作模式大量的實測數(shù)據(jù)，本文的研究工作正是利用該試驗樣機在GMTI 模式下獲得的數(shù)據(jù)進行的，各章內(nèi)容概述如下：
　　 第一章是緒論，通過對國內(nèi)外SAR/GMTI雷達發(fā)展歷程的綜述，揭示了動目標檢測的基本問題；給出了本文的主要研究內(nèi)容，論文的創(chuàng)新點和結(jié)構(gòu)安排。
　　 第二章論述了相位中心偏置天線（DPCA）、自適應DPCA（ADPCA）、沿航跡向干涉（ATI）、雜波抑

4、制干涉（CSI）和空時自適應處理（STAP）這幾種適用于多通道接收動目標檢測處理的方法，比較了它們各自的優(yōu)缺點并對適用性作出分析。通過對地面動目標最小可檢測速度（MDV）的分析，得出了雙通道（天線）接收GMTI處理的MDV要比單通道的MDV小4倍的結(jié)論。
　　 第三章研究機載三通道SAR/GMTI在“廣域GMTI”和“同時SAR/GMTI”模式下的信號處理方法。對處理過程中的ADPCA最佳權(quán)值的計算、通道間的相位補償和雜波對消、

5、信號的相參積累、動目標多普勒頻率的估計、CFAR檢測、動目標定位、徑向速度估計、性能分析等環(huán)節(jié)進行了詳細論述，對部分環(huán)節(jié)提出了符合工程應用的近似簡化，并對近似引起的誤差進行了可行性分析。針對影響地雜波對消和動目標定位精度的問題，處理時運用數(shù)據(jù)預處理、MTD處理和解動目標方位模糊三項關鍵技術予以解決。提出在雜波對消后采用基于有序統(tǒng)計的VI-CFAR器進行動目標檢測，以消除GMTI對消后空間雜波剩余的分布不均勻和多普勒特性各不相同帶來的影響

6、。兩種動目標檢測模式均分別用計算機仿真驗證了處理方法的有效性。
　　 第四章主要研究SAR/GMTI半實物仿真測試平臺的構(gòu)建方法，推導了仿真用的回波信號模型，用逐點疊加法和二維卷積法分別對點目標和面目標進行仿真；通過對半實物仿真測試平臺采集到真實數(shù)據(jù)的分析，給出了對系統(tǒng)性能評估的內(nèi)容、步驟、方法和結(jié)果。
　　 第五章詳細、深入的研究了寬帶系統(tǒng)I、Q通道校正和通道間幅相均衡校正的處理方法。從對點頻信號的鏡頻分析入手，揭示了

7、寬帶線性調(diào)頻（LFM）信號的鏡像頻譜具有對稱性的特點，為了能有效地觀察到線性調(diào)頻信號的鏡像頻譜，本文提出了“時域切分”的觀點，并據(jù)此給出了三種針對寬帶雷達鏡像處理和評估的方法，即幅度不變校正法、鏡像切除法和歸一化校正法。針對通道間幅相不均衡給GMTI處理帶來不利影響這一棘手問題，論文結(jié)合實際多通道接收系統(tǒng)，提出了一套從雷達前端有源相控陣天線內(nèi)的T/R組件到多通道接收機末級的完整解決方案，通過天線自動校正和通道間接收信號的均衡校正，在實測

8、數(shù)據(jù)的處理中取得了良好的效果，所提供的通道均衡處理方法對InSAR、多波段SAR、多極化SAR、寬觀測帶SAR的通道均衡均具有較大的實用價值。
　　 第六章主要是處理從試驗用三通道機載SAR/GMTI多模戰(zhàn)場偵察雷達采集到的實測數(shù)據(jù)。提出了一種基于改進能量峰值法的多普勒中心估計，其目的是避免受強反射點目標的影響，而導致多普勒中心估計不準。實時處理的多普勒調(diào)頻率估計則根據(jù)不同場景采用子圖相關和最大對比度相結(jié)合的混合式方法。在SAR

9、成像方面，為適應實時條帶成像處理，對RD算法進行了必要的改進；結(jié)合試驗雷達具有方位向電掃功能的特點，將聚束成像通過解調(diào)函數(shù)Dechirp處理后轉(zhuǎn)為條帶成像，通過增加掃描波位駐留脈沖的方式提高合成孔徑時間內(nèi)的分辨率。在GMTI處理方面，給出了對“同時SAR/GMTI”模式處理后獲得三個通道的子圖像，通道間對消后的殘差子圖像，對動目標檢測處理中點跡過濾、凝聚和參數(shù)估計的方法和準則進行了論述，對合作目標的試驗結(jié)果進行了定量分析，同時提供了對鄉(xiāng)