專利名稱：單通道sar地面運動目標成像方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領域，更進一步涉及機載單通道雷達技術(shù)領域中的一種單通道合成孔徑雷達(SAR)地面運動目標成像方法。本方法可以有效地對地面運動目標成像、定位和準確的估計運動參數(shù)。
背景技術(shù)：
合成孔徑雷達成像技術(shù)對于地面靜止的場景，只要雷達運動平臺的軌跡已知， 雷達和目標的相對位移就精確知道，通過匹配濾波處理可以得到高分辨的合成孔徑雷達 (SAR)圖像。然而，對地面的運動目標情況就不同了，因為運動目標的運動信息在大多數(shù)情況下沒有先驗的知識，若用靜止目標估計得到的多普勒參數(shù)進行匹配濾波處理，運動目標將不能有效地相干積累，會出現(xiàn)目標散焦和方位錯位，無法對運動目標成像、定位和運動參數(shù)估計。對合成孔徑雷達(SAR)系統(tǒng)中的運動目標處理一般要經(jīng)過運動目標檢測、成像、 定位和運動參數(shù)估計。在多通道SAR和高信噪比的單通道SAR系統(tǒng)中檢測和提取動目標技術(shù)已經(jīng)相對成熟。本專利主要公開在SAR系統(tǒng)中對地面運動目標成像、定位和運動參數(shù)估計的方法。易航、黃曉濤、李楊寰等人在論文“一種單通道SAR對多個地面動目標定位的方法”(計算機仿真，2010，27 (6))中提出了一種單通道合成孔徑雷達正側(cè)視工作模式下對多個地面動目標定位的方法。該方法首先分析了多個運動目標回波信號的特征，接著根據(jù)運動目標回波信號及其頻譜的特征估計出每個運動目標的多普勒中心和多普勒調(diào)頻率，再利用多普勒參數(shù)的估計結(jié)果實現(xiàn)距離走動校正，并計算動目標的運動參數(shù)，最后對動目標重新聚焦得到其初始時刻的圖像，完成運動目標的定位。該方法存在的不足是僅適用于解線頻調(diào)數(shù)據(jù)(Dechirp)或者距離彎曲比較小的數(shù)據(jù)，對于高分辨的合成孔徑雷達(SAR)數(shù)據(jù)， 由于距離彎曲較大，此方法受到限制。另外，此論文中假設運動目標的信號模型僅具有沿航向速度和徑向速度，當相干積累時間內(nèi)存在機動的運動目標時，此方法受到限制。清華大學申請的專利“一種合成孔徑雷達運動目標成像方法”(申請?zhí)?200510076603.0，公開號CN 1769925A)中提出了一種合成孔徑雷達運動目標成像方法。 該方法首先完成距離壓縮，然后對每個相干處理間隔中的目標作檢測，“質(zhì)心”凝聚處理后， 做相干處理間隔之間的質(zhì)心點跡跟蹤，得到目標的多普勒參數(shù)和距離徙動序列，之后做距離徙動校正，方位聚焦，最后標識聚焦運動目標像。該方法存在的不足是，該方法中的運動目標檢測方法利用運動目標的多特征“質(zhì)心”凝聚分類來實現(xiàn)，因此該方法是對每個運動目標的包絡和相位分別進行距離徙動校正和自聚焦處理，處理計算量比較大。而且該方法的相關(guān)脈沖積累(CPI)的選擇不當會引起檢測運動目標的性能下降和系統(tǒng)計算復雜度的增加
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種單通道合成孔徑雷達(SAR)地面運動目標成像方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的基本思路是首先，利用二階廣義楔石(Keystone)變換對包含運動目標的距離壓縮后數(shù)據(jù)進行距離彎曲校正；其次，根據(jù)運動目標回波包絡的斜率進行距離走動校正；然后，對運動目標進行多普勒頻譜分析，即根據(jù)運動目標相對靜止目標的多普勒頻率偏移估計運動目標的徑向速度，根據(jù)運動目標的多普勒調(diào)頻率和多普勒頻譜寬度估計運動目標的沿航向速度和徑向加速度；最后，由估計得到的運動目標的多普勒中心頻率和多普勒調(diào)頻率構(gòu)造合適的匹配濾波器進行方位壓縮，完成對地面運動目標的成像和定位。實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體步驟如下(1)校正距離彎曲la)采用距離匹配濾波方法對雷達接收的回波數(shù)據(jù)進行距離壓縮；lb)對距離壓縮后的數(shù)據(jù)進行二階廣義楔石(Keystone)變換將距離壓縮后的數(shù)
據(jù)方位慢時間用下式變量替換，完成對所有靜止目標、運動目標的距離彎曲的校正
權(quán)利要求
1.單通道SAR地面運動目標成像方法，包括如下步驟(1)校正距離彎曲la)采用距離匹配濾波方法對雷達接收的回波數(shù)據(jù)進行距離壓縮；lb)對距離壓縮后的數(shù)據(jù)進行二階廣義楔石(Keystone)變換將距離壓縮后的數(shù)據(jù)方位慢時間用下式變量替換，完成對所有靜止目標、運動目標的距離彎曲的校正 ι
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的單通道SAR地面運動目標成像方法，其特征在于，步驟la)所述的距離匹配濾波方法為將回波信號在距離頻域乘以距離匹配濾波參考信號，完成回波信號的距離壓縮
3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的單通道SAR地面運動目標成像方法，其特征在于，步驟2b)所述的時域校正距離走動的方法是，將距離壓縮后的運動目標信號在時域乘以距離走動參考信號，完成運動目標距離走動的校正 其中，Srmv為距離走動參考信號，exp(0表示指數(shù)，j表示指數(shù)的相位，fr為信號的距離向頻率，k為運動目標回波包絡的斜率，、為二階廣義楔石(Keystone)變換后的方位慢時間。
4.根據(jù)權(quán)利1要求所述的單通道SAR地面運動目標成像方法，其特征在于，步驟5a)所述的多普勒中心補零方法是，將距離彎曲、距離走動校正后的運動目標信號在時域乘以多普勒中心參考信號，完成運動目標的多普勒中心頻率補零
5.根據(jù)權(quán)利1要求所述的單通道SAR地面運動目標成像方法，其特征在于，步驟5b)所述的方位匹配濾波方法是，將距離彎曲、距離走動校正后的運動目標信號在頻域乘以匹配濾波參考信號，完成運動目標的方位壓縮
全文摘要
本發(fā)明公開一種單通道SAR地面運動目標成像方法，其步驟包括(1)校正距離彎曲；(2)校正距離走動；(3)估計多普勒參數(shù)；(4)估計運動參數(shù)；(5)方位壓縮；(6)循環(huán)以上步驟直到處理完所有運動目標。本發(fā)明通過利用二階Keystone變換校正運動目標回波數(shù)據(jù)的距離彎曲，具有對高分辨的SAR數(shù)據(jù)成像的優(yōu)點；通過統(tǒng)一對所有靜止目標、運動目標的距離彎曲的校正，克服了現(xiàn)有技術(shù)的計算量大的缺點；通過建立二階運動目標成像模型，不僅可以對機動的運動目標進行參數(shù)估計和成像，而且可以從速度和加速度等方面對運動目標的運動狀態(tài)進行更準確的描述。
文檔編號G01S7/41GK102353953SQ20111027458
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者保錚, 周峰, 黃大榮 申請人:西安電子科技大學