基于sar-dpca微多普勒時(shí)-空-頻三維分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種基于SAR-DPCA微多普勒的時(shí)-空-頻三維分析的方法，屬于SAR 雷達(dá)微多普勒數(shù)據(jù)處理方法與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，適用于SAR雷達(dá)微多普勒數(shù)據(jù)分析的理論方 法和應(yīng)用技術(shù)研宄。
【背景技術(shù)】
[0002] DPCA即偏置相位中心天線技術(shù)是多通道SAR雷達(dá)抑制雜波的研一個(gè)典型的方法。 它是用兩個(gè)脈沖間通過陣列天線孔徑相對(duì)于飛行方向的偏移來補(bǔ)償雷達(dá)平臺(tái)的移動(dòng)。經(jīng)典 的DPCA方法采用兩個(gè)相位中心，在相位中心距、脈沖重復(fù)頻率和平臺(tái)速度之間滿足一定關(guān) 系的基礎(chǔ)上進(jìn)行雜波抑制。正是由于此法工程上易用的優(yōu)點(diǎn)，DPCA方法在多通道SAR雷達(dá) 系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。
[0003] 不同運(yùn)動(dòng)形態(tài)的動(dòng)目標(biāo)，其微多普勒調(diào)制信號(hào)具有獨(dú)特性。介于此，對(duì)微多普勒效 應(yīng)的研宄能夠?yàn)槲覀兲峁╆P(guān)于雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)更多的信息，為現(xiàn)有的雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別方法提供 一個(gè)新的途徑，或成為現(xiàn)有一些成熟識(shí)別技術(shù)的有力補(bǔ)充。
[0004] 時(shí)頻分析又稱時(shí)頻分布，是一種描述信號(hào)的頻率隨時(shí)間變化的信號(hào)處理方法。它 采用時(shí)間-頻率聯(lián)合來表征信號(hào)，通過在時(shí)頻域分析信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)全面觀測(cè)信號(hào)特征的目 的。時(shí)頻分布主要分為線性時(shí)頻表示和二次型時(shí)頻表示。線性時(shí)頻表示是從傅立葉變換轉(zhuǎn) 換來的，其特點(diǎn)是呈線性，主要有短時(shí)傅立葉變換，Gabor變換和小波分析。二次型變換主 要是Wigner-Ville(WVD)方法。但無論是線性時(shí)頻表示還是二次型時(shí)頻表示，他們只能分 析時(shí)間-頻率這兩個(gè)維度的變化，但在有些場(chǎng)景，比如當(dāng)兩個(gè)動(dòng)目標(biāo)在相同的距離維度，此 時(shí)便無法用時(shí)頻分析來描述微多普勒的信號(hào)特征。
[0005] 基于此本發(fā)明，在時(shí)間-頻率的基礎(chǔ)上，引入另一個(gè)與距離相關(guān)的變量。使得原本 在二維平面上的分析，拓展到三維平面。解決了不同運(yùn)動(dòng)點(diǎn)在相同距向離維度，不同方位向 維度上的微多普勒特征分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)的SAR雷達(dá)微多普勒時(shí)頻分析方法的不足，為SAR雷 達(dá)微多普勒特征的研宄提供一種基于SAR-DPCA微多普勒的時(shí)-空-頻三維分析的方法。
[0007] 本發(fā)明方法包括以下步驟：
[0008] 步驟⑴獲得SAR雙通道距離向壓縮數(shù)據(jù)域回波數(shù)據(jù)
[0009] 將SAR雙通道接收的雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行相干檢波和距離壓縮處理。處理后SAR雙 通道的基帶信號(hào)為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于SAR-DPCA微多普勒時(shí)-空-頻S維分析方法，其特征在于，該方法具體包括W下步驟： 步驟（1)獲得SAR雙通道距離向壓縮數(shù)據(jù)域回波數(shù)據(jù) 將SAR雙通道接收的雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行相干檢波和距離壓縮處理；處理后SAR雙通道 的基帶信號(hào)為
和
；其中常數(shù)Cl和C2是根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的后向散射系 數(shù)和天線的方位向圖所共同決定的；T表示時(shí)間，Si(T)表示第一個(gè)通道的信號(hào)，S2 (T)表 示第二個(gè)通道的信號(hào)，A表示雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)，j表示虛部單位，R。表示雷達(dá)發(fā)射通道 相位中屯、與動(dòng)目標(biāo)的距離，Ri、R2分別表示雷兩個(gè)子孔徑與動(dòng)目標(biāo)的距離； 步驟（2)SAR雙通道相位補(bǔ)償與靜雜波抑制 將獲得的SAR雙通道基帶信號(hào)分別進(jìn)行相位補(bǔ)償，去除兩個(gè)子孔徑因相位中屯、的不同 而產(chǎn)生的多普勒中屯、頻率的偏差和載機(jī)上雷達(dá)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的多普勒調(diào)頻項(xiàng)；用于相位補(bǔ)償 的參考函數(shù)分別為：
其中Pca(T)表示補(bǔ)償Si(T)的參考函數(shù)，Pt2(T)表示補(bǔ)償S2(T)的參考函數(shù)，j表示虛 部單位，A表示雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)，V為載機(jī)速度，B為兩個(gè)子孔徑之間的距離，T表示 時(shí)間，pd為雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率，且它們之間滿足S ;補(bǔ)償方式為，基帶信號(hào)與相應(yīng)的 參考函數(shù)相乘；得到處理后的兩路信號(hào)S' 1 (T)和S' 2 (T);然后用S' 2 (T)減去S' 1 (T)得 S3(T); 步驟（3)時(shí)-空-頻S維分析 (3. 1)提取動(dòng)目標(biāo)區(qū)域信號(hào)切片 對(duì)復(fù)數(shù)S3(t)取其虛部的絕對(duì)值，得s4(t);然后求得s4(t)的最大值max;然后提取S4(T)中大于ma巧0. 05的部分，得Ss(T)為m*n維矩陣； (3. 2)時(shí)-空-頻S維分析，采用短時(shí)傅里葉變換對(duì)sg(T)進(jìn)行時(shí)頻分析具體步驟為； 步驟1;抽取Ss(T)的第i行的數(shù)據(jù)，即得ai(l，n); 步驟2 ;對(duì)ai(l，n)用短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行時(shí)頻分析，其中窗函數(shù)選用Hamming窗，窗的 長(zhǎng)度定為31 ;得b(n，n); 步驟3;對(duì)b(n,n)取絕對(duì)值，并記其最大值為max1，提取矩陣b(n,n)中大于maxl*0. 9 的區(qū)域坐標(biāo)，記為li(1，n)，I2(1，n); 步驟 4:設(shè)13(1，n)=找。...，X。}其中Xi=X2= . . . =Xn=i; 步驟 5 ;依據(jù)li(l，n)、l2(l，n)、l3(l，n)，畫S維圖形，其中l(wèi)i(l，n)代表時(shí)間，l2(l，n) 代表頻率，13(1，n)代表距離相關(guān)項(xiàng)； 步驟6;跳到步驟1，做m輪循環(huán)，i= 其中m為矩陣的長(zhǎng)。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于SAR-DPCA微多普勒的時(shí)-空-頻三維分析的方法，現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題是基于SAR-DPCA微多普勒時(shí)頻分析算法在多個(gè)動(dòng)目標(biāo)時(shí)引起微動(dòng)特征相互干擾的問題。該方法首先采用雙通道DPCA來抑制靜雜波，利用雙通道融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向脈沖壓縮，之后提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)切片。在所得數(shù)據(jù)切片中抽取距離相關(guān)量作為第三個(gè)維度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SAR微多普勒特征進(jìn)行時(shí)-空-頻三維分析。本發(fā)明提出的方法適用于SAR微多普勒特征時(shí)頻分析，能夠避免在多個(gè)動(dòng)目標(biāo)下，多個(gè)目標(biāo)之間的微多普勒信號(hào)的相互干擾，從而提高微多普勒的分析水平。
【IPC分類】G01S7-41
【公開號(hào)】CN104793193
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510040596
【發(fā)明人】陳華杰, 耿志高, 郭寶峰, 林萍
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日