利用距離遷移效應(yīng)的合成孔徑雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和成像

1、利用短時(shí)付立葉變換組實(shí)現(xiàn)合成孔徑雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)利用短時(shí)付立葉變換組實(shí)現(xiàn)合成孔徑雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)王琦王琦王巖飛王巖飛（中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所北京100080）摘要：摘要：文章提出了一種新的合成孔徑雷達(dá)(SAR)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和成像方法，利用距離遷移效應(yīng)檢測(cè)目標(biāo)距離向運(yùn)動(dòng)速度，結(jié)合時(shí)頻分析方法與頻域?yàn)V波方法實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的成像和檢測(cè)。對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波特點(diǎn)和雷達(dá)參數(shù)的分析證明了這一方法的可行性和有效性。最后通過(guò)對(duì)包含真實(shí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的原始數(shù)據(jù)進(jìn)

2、行處理，對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞合成孔徑雷達(dá)，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，距離遷移效應(yīng)，1引言引言合成孔徑雷達(dá)（SAR）是一種高分辨率成像雷達(dá)，它采用相干雷達(dá)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)中的單個(gè)天線模擬真實(shí)線性天線陣列，可以獲得高分辨率的地物圖像。由于SAR具有全天候，高分辨率成像等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。很多情況下，SAR系統(tǒng)除對(duì)地面靜止目標(biāo)成像外，還需要對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和成像，例如辨別地面背景下運(yùn)動(dòng)中的車輛船只等。在許多應(yīng)用中使用高分辨率的合成孔徑雷

3、達(dá)對(duì)成像區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和聚焦成像具有重要的意義，因此成為目前合成孔徑雷達(dá)研究的重點(diǎn)之一。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波同地面靜止目標(biāo)雷達(dá)回波相比，因目標(biāo)本身運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響存在許多差異，如果采用傳統(tǒng)的合成孔徑成像技術(shù)直接處理運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波，其成像結(jié)果將出現(xiàn)錯(cuò)誤。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)對(duì)SAR回波的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即回波的多普勒中心頻率遷移和多普勒調(diào)頻斜率的改變。多數(shù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像和檢測(cè)方法都是檢測(cè)這兩個(gè)參數(shù)的變化，將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)同靜止的地面背景區(qū)分開。這些檢測(cè)方

4、法根據(jù)原理不同可以分為多普勒頻率濾波法、多普勒斜率檢測(cè)法、時(shí)頻分析方法和多天線SAR運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)。本文在分析合成孔徑雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和成像方法。這種方法將距離遷移效應(yīng)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)中，結(jié)合時(shí)頻分析方法與頻域?yàn)V波方法，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波進(jìn)行成像和目標(biāo)檢測(cè)。這一方法被應(yīng)用于一段包含真實(shí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的原始數(shù)據(jù)處理，得到了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的正確成像，證明了這一方法的有效性。(5)crvcrvRvRvx??????

5、??????????方位向的速度和距離向加速度則對(duì)回波信號(hào)的調(diào)頻斜率造成影響，從式（2）可見(jiàn)回波信號(hào)線性調(diào)頻項(xiàng)系數(shù)變?yōu)?，使用原?lái)調(diào)頻斜率進(jìn)行??ra???????21相關(guān)濾波會(huì)造成方位向聚焦模糊。3利用距離遷移效應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)檢測(cè)利用距離遷移效應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)檢測(cè)第二節(jié)分析中可知，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)對(duì)回波的影響主要體現(xiàn)為回波距離向遷移、多普勒中心頻率偏移以及多普勒斜率變化。以往各種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和成像方法多數(shù)利用回波多普勒中心頻率和斜率的變化對(duì)目

6、標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，而距離向遷移則被視為為影響檢測(cè)的一個(gè)因素進(jìn)行消除。尤其在高分辨率合成孔徑雷達(dá)成像中，由于合成孔徑時(shí)間較長(zhǎng)以及距離向分辨單元ρr較小，距離向速度引起的回波距離向遷移ΔR要遠(yuǎn)大于ρr，對(duì)于目標(biāo)的成像和檢測(cè)都極為不利，一般檢測(cè)方法中需要采取各種措施對(duì)距離向遷移效應(yīng)進(jìn)行消除。但是，利用這一效應(yīng)也可以對(duì)目標(biāo)的距離向速度進(jìn)行估計(jì)。圖2目標(biāo)距離目標(biāo)距離方位頻譜圖示意方位頻譜圖示意圖2為一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在距離方位向頻率域軌跡的示意圖，