合成孔徑雷達(dá)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)(SAR)是二十世紀(jì)五十年代初發(fā)展起來(lái)的一種新型的雷達(dá)體制。它屬于主動(dòng)式微波遙感設(shè)備，具有強(qiáng)穿透性，可以全天時(shí)、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(diǎn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(GMTI)技術(shù)是合成孔徑雷達(dá)領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)，基于SAR平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)無(wú)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(duì)背景進(jìn)行高分辨率成像，GMTI可以在大范圍區(qū)域內(nèi)連續(xù)、及時(shí)、清晰地描述

2、戰(zhàn)場(chǎng)存在的大量運(yùn)動(dòng)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(chǎng)感知能力。
　　 對(duì)于SAR-GMTI系統(tǒng)而言，其平臺(tái)的高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了場(chǎng)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(méi)了感興趣速度范圍內(nèi)的目標(biāo)回波信號(hào)。因此有效地抑制雜波，成為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的核心問(wèn)題。另外，對(duì)于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)而言，為了同時(shí)獲得聚焦的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和靜止目標(biāo)的雷達(dá)圖像，并對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位與跟蹤，就需要對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，因此運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估

3、計(jì)也是SAR-GMTI技術(shù)的一個(gè)重要研究課題。
　　 本論文針對(duì)合成孔徑雷達(dá)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與測(cè)速定位等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要工作可總結(jié)如下：
　　 1.對(duì)SAR-GMTI系統(tǒng)的主要系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，分析了參數(shù)之間的相互關(guān)系，討論了其對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能的影響。同時(shí)，研究了圖像分辨率對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的影響，為SAR-GMTI系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)

4、方法。該方法通過(guò)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(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。對(duì)檢測(cè)出的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)可先通過(guò)常規(guī)測(cè)速方法對(duì)目標(biāo)徑向速度進(jìn)行粗略估計(jì)，隨后再利用搜索運(yùn)動(dòng)目標(biāo)空域?qū)蚴噶康姆椒▽?duì)其徑向速度進(jìn)行精確估計(jì)，提高了測(cè)速精度。
　　 3.提出一種基于子空間跟蹤的非均勻場(chǎng)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(jì)。而在實(shí)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(shí)所需獨(dú)立同分布訓(xùn)練樣本數(shù)目往往不夠，這就會(huì)導(dǎo)致協(xié)方差矩陣估計(jì)不準(zhǔn)，雜波抑制性能下降。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了一種新的圖像域雜波抑制方法，它通過(guò)利用子空間跟蹤方法對(duì)雜波子空間進(jìn)行估計(jì)，進(jìn)而進(jìn)行雜波抑制。由于該方法只需少量樣本即可對(duì)雜波子空間進(jìn)行正確估計(jì)，非常適合應(yīng)用于非均勻環(huán)境中。
　　 4.在檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了兩種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法。第一種方法針對(duì)存在方位向速度的地面慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，提出了基于對(duì)比度最優(yōu)準(zhǔn)則的參數(shù)估計(jì)

6、方法，該方法以圖像對(duì)比度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)聯(lián)合搜索目標(biāo)的方位向速度和距離向速度，使運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像的對(duì)比度函數(shù)最大來(lái)獲得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度的估計(jì)值。第二種方法針對(duì)存在加速度的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，分析了加速度對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像質(zhì)量的影響，提出了一種通過(guò)擬合方位向回波信號(hào)瞬時(shí)頻率曲線來(lái)估計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)的方法。并且可以根據(jù)估計(jì)出的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)，重新構(gòu)造方位向匹配函數(shù)進(jìn)行方位向壓縮，得到聚焦后的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像。
　　 5.針對(duì)InSAR構(gòu)形下的分布式衛(wèi)星SAR系