機(jī)載單天線SAR動(dòng)目標(biāo)成像技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)(SAR)作為一種具有全天時(shí)和全天候特性的高分辨率成像傳感器，被廣泛地應(yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像則是SAR系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用。在硬件平臺(tái)方面，單天線SAR實(shí)現(xiàn)成本較低并且不存在多天線處理的配準(zhǔn)問題，數(shù)據(jù)量少，容易實(shí)時(shí)處理。此外，在大多機(jī)載SAR平臺(tái)中依然使用單天線的方式獲取數(shù)據(jù)。因此單天線SAR下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像算法有著較大的研究?jī)r(jià)值。
　　相對(duì)于靜止目標(biāo)而言，由于運(yùn)動(dòng)參數(shù)的存在，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像處理過程中需要面臨更

2、加嚴(yán)重的距離和方位向耦合。尤其對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)而言，耦合程度更嚴(yán)重。因此運(yùn)動(dòng)目標(biāo)帶來更多信息的同時(shí)也帶來了更多挑戰(zhàn)。
　　本文研究了在單天線機(jī)載SAR平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)高分辨率成像及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)的方法，所作的主要工作及創(chuàng)新如下:
　　1.建立考慮平臺(tái)高度的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波模型。首先對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波模型進(jìn)行分析，接著建立考慮平臺(tái)高度的更具實(shí)用性的回波模型，通過兩者對(duì)比，指出傳統(tǒng)模型建模過程中的不足。在新模型中，距離向速度對(duì)多普勒調(diào)

3、頻率存在影響，進(jìn)而影響距離彎曲。此外，采用多普勒中心去估計(jì)地面距離向速度時(shí)，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在聚焦圖像上的定位斜距需要被考慮。
　　2.提出基于最大幅值的提取算法。本算法在較大距離徙動(dòng)情況下，利用圖像幅度最大值特性來定位目標(biāo)位置。利用定位到的目標(biāo)位置，一方面，可以從多目標(biāo)中分離單目標(biāo)，針對(duì)每個(gè)目標(biāo)進(jìn)行單獨(dú)精準(zhǔn)處理，進(jìn)而有助于實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的高分辨率成像。另一方面，根據(jù)位置信息對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)，可以直接提取此目標(biāo)的相位信息，從而實(shí)現(xiàn)了相位解纏，進(jìn)

4、而有利于提高后續(xù)的多普勒參數(shù)估計(jì)算法的性能。在距離徙動(dòng)校正前直接得到回波信號(hào)相位信息，解決了距離徙動(dòng)和相位估計(jì)的矛盾。針對(duì)環(huán)境中噪聲和雜波的干擾，本文提出相應(yīng)的處理算法，并對(duì)處理算法的可行性進(jìn)行分析。仿真實(shí)驗(yàn)表明，在復(fù)雜環(huán)境下，基于最大幅值的提取算法依然能夠有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分離和相位提取。
　　3.提出基于最大幅值的運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)算法。從模型分析可知，多普勒參數(shù)準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)著運(yùn)動(dòng)參數(shù)，可以利用多普勒參數(shù)來估計(jì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。本文首先利用傳統(tǒng)分?jǐn)?shù)

5、傅立葉變換算法初步估計(jì)多普勒參數(shù)。針對(duì)快速目標(biāo)造成的多普勒模糊的情況，提出針對(duì)不同程度噪聲干擾下的多普勒模糊數(shù)估計(jì)方法。在弱噪聲下，利用斜率信息高效估計(jì)，在強(qiáng)噪聲下，利用對(duì)比度準(zhǔn)確估計(jì)。為了提高強(qiáng)噪聲下的計(jì)算效率，本文在最大幅值提取算法的基礎(chǔ)上，充分考慮提取的信息，提出更為高效的自適應(yīng)迭代模糊數(shù)估計(jì)算法。結(jié)合之前模型分析中運(yùn)動(dòng)參數(shù)與多普勒參數(shù)的關(guān)系，即可得到運(yùn)動(dòng)參數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，在強(qiáng)噪聲情況下，利用多普勒估計(jì)算法能夠?qū)崿F(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)