合成孔径雷达运动目标成像与检测方法研究
发布时间：2021-10-07 18:10
近年来,合成孔径雷达地面动目标指示技术（SAR-GMTI）已经成为SAR领域研究的一大热点。现代化战争背景下,地面战场上存在着许多运动目标,先进的GMTI系统可以协助侦查战场形势、获取敌方实时情报、监视敌方部署的变化等。SAR-GMTI在现代军事领域中正在扮演一个重要的角色。本文立足于多通道机载SAR系统,深入开展了对SAR成像理论、动目标SAR成像算法、杂波抑制和动目标检测技术的研究,提出了一些新的思路和方案,并通过仿真实验和实测数据处理验证了本文所提算法和方案在多通道SAR地面动目标成像与检测中的有效性。本文研究内容概述如下。1.在研究SAR成像原理和基本算法的基础上,主要针对运动目标建立多通道SAR回波模型,分析目标运动产生的多普勒参数的变化对SAR图像的影响,并使用距离-多普勒算法仿真静止目标和运动目标的SAR成像过程。2.针对参数失配导致动目标SAR图像出现距离单元走动、方位散焦和偏移等现象,提出了一种在距离-方位二维匹配的动目标高精度成像算法。首先介绍了基于Keystone变换的距离向匹配方法,然后介绍了方位向匹配的方法并对最大失配误差引起的散焦作了定量分析,最后经过仿真验...
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＳＡＲ动目标成像与检测基本步骤??第一步要抑制地面静止场景的杂波，先进行一次整体的、初步的杂波和目标??，
２．２．１?ＳＡＲ信号模型??设定合成孔径雷达工作在正侧视模式下，雷达波束中心与航向垂直，合成孔??径雷达观测的几何模型如图２．１所示。??Ｚ?４?＿？梦?士，一．??ｙ??图２．１?ＳＡＲ观测几何模型??如图（２．１）所示，建立的坐标系ｘｊｚ中的Ｏ－吁为地平面（观测地面场景不??考虑地球立体模型）。ＳＡＲ平台高度为Ａ，平台几何坐标用Ｐ（＼ｙ，ｚ）表示，载机以??速度＾沿轴正向匀速飞行，不考虑加速度；设待观测的目标在波束覆盖区域内，??设为点ｒＯｐｙｐｈ）。显然，ＳＡＲ平台与目标的斜距可表示为??Ｒ?＝?＼ＰＴ＼?＝?ｙ／（．ｘ?－?ｘＴｙ?＋?（ｙ?－?ｙＴｙ?＋?ｄｚ?－?ｚＴ）２?（２．４）??经过时间Ｊ？?（ｉ？为慢时间变量，可理解为平台运动同时信号传播的时间，稍后详述）??平台坐标可表示为为＝?％?１，０，Ａ）。设当经过时间＆波束中心照射到了点目??标７＼即??１４??
Ｒ（ｊ］）?＝?Ｒ０?＋?ｊ＾：（ｒ］?－Ｔ］〇）２?（２．８）??下面介绍一下ＳＡＲ合成孔径长度和斜视角的几何关系。如图２．２（ａ）中的空??间几何关系所示，合成孔径长度等效于真实孔径长度的一半，这体现了合成孔径??思想的意义。一般用■表示合成孔径长度，它和合成孔径时间ｒｓａｒ？以及平台速??度匕有如下关系??＾ｓａｒ?＝?Ｋｉ＾ｓａｒ?（２．９）??图２．２（ｂ）中，Ｗ为测绘带宽度，０和４０分别表示波束视角和天线半功率点波束角，??Ｒｍａｘ、则为波束照射最远点和最近点［６５］。由图可看出，它们有如下关系??Ｒｍｉｎ?＝?ｈ?？?ｔａｎ?＾０?——ｊ?（２．１０）??（?ＡＱ＼?、??＾ｍａｘ?＝?ｈｔａｎｙ９?＋?（２－１?０??＾?＝?Ｒｍ＾－Ｒｍｉｎ?（２．１２）??接下来介绍ＳＡＲ的工作模式Ｍｌ?ＡＡＲ平台在随着载机沿航向运动的过程中，??同时不断地发射、接收信号。如图２．３?（ａ）所示，ＳＡＲ系统的发射机每隔１／ＰＲＦ??时间发射一个长度为７；的Ｃｈｉｒｐ脉冲，然后切换收发天线开关转为接收回波模式。??本文默认为ＳＡＲ工作在机载情况下
【参考文献】：
期刊论文
[1]Keystone变换实现方法研究[J]. 王娟,赵永波. 火控雷达技术. 2011(01)
[2]利用KWT进行动目标成像的三通道SAR-GMTI快速目标运动参数估计[J]. 钱江,苏军海,李凉海,邢孟道. 电子与信息学报. 2010(07)
[3]一种改进的基于FrFT的SAR运动目标检测与成像方法[J]. 邓彬,秦玉亮,王宏强,黎湘. 电子与信息学报. 2008(02)
[4]一种机载雷达两级降维空时二维自适应处理方法[J]. 李晓明,冯大政. 航空学报. 2008(01)
[5]机载相控阵雷达降维STAP信号处理机的设计[J]. 徐玉芬,肖健华. 现代雷达. 2007(08)
[6]国外合成孔径雷达卫星发展趋势分析[J]. 孙佳. 装备指挥技术学院学报. 2007(01)
[7]基于DPCA的双通道SAR动目标检测研究[J]. 李兆军,娄晓光. 电子测量技术. 2006(03)
[8]基于局部双参数估计的SAR图像CFAR目标检测技术[J]. 王义敏,安锦文,王若朴. 火力与指挥控制. 2006(04)
[9]机载双通道SAR/GMTI数据域DPCA算法研究[J]. 杨贤林,沈汀. 现代雷达. 2006(04)
[10]基于keystone变换的微弱目标检测[J]. 张顺生,曾涛. 电子学报. 2005(09)
博士论文
[1]多通道SAR成像理论与方法研究[D]. 庞礴.国防科学技术大学 2014
[2]动目标检测、成像与参数估计方法研究[D]. 张立峰.西安电子科技大学 2013
[3]多通道SAR-GMTI方法研究[D]. 杨垒.西安电子科技大学 2009
[4]多通道SAR地面运动目标检测与参数估计研究[D]. 孙华东.哈尔滨工业大学 2009
[5]机载雷达简易STAP方法及其应用[D]. 王彤.西安电子科技大学 2001
硕士论文
[1]多通道SAR动目标检测方法研究[D]. 穆慧琳.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于多通道合成孔径雷达的地面运动目标检测[D]. 侯英杰.上海交通大学 2015
[3]雷达微弱目标检测技术研究[D]. 王娟.西安电子科技大学 2012
[4]基于DPCA的机载SAR/GMTI通道均衡技术研究[D]. 张志祥.南京航空航天大学 2010
[5]SAR地面动目标检测方法研究[D]. 武杰.哈尔滨工业大学 2008
[6]机载双通道SAR地面运动目标检测成像技术研究[D]. 杨贤林.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2005
本文编号：3422528
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＳＡＲ动目标成像与检测基本步骤??第一步要抑制地面静止场景的杂波，先进行一次整体的、初步的杂波和目标??，
２．２．１?ＳＡＲ信号模型??设定合成孔径雷达工作在正侧视模式下，雷达波束中心与航向垂直，合成孔??径雷达观测的几何模型如图２．１所示。??Ｚ?４?＿？梦?士，一．??ｙ??图２．１?ＳＡＲ观测几何模型??如图（２．１）所示，建立的坐标系ｘｊｚ中的Ｏ－吁为地平面（观测地面场景不??考虑地球立体模型）。ＳＡＲ平台高度为Ａ，平台几何坐标用Ｐ（＼ｙ，ｚ）表示，载机以??速度＾沿轴正向匀速飞行，不考虑加速度；设待观测的目标在波束覆盖区域内，??设为点ｒＯｐｙｐｈ）。显然，ＳＡＲ平台与目标的斜距可表示为??Ｒ?＝?＼ＰＴ＼?＝?ｙ／（．ｘ?－?ｘＴｙ?＋?（ｙ?－?ｙＴｙ?＋?ｄｚ?－?ｚＴ）２?（２．４）??经过时间Ｊ？?（ｉ？为慢时间变量，可理解为平台运动同时信号传播的时间，稍后详述）??平台坐标可表示为为＝?％?１，０，Ａ）。设当经过时间＆波束中心照射到了点目??标７＼即??１４??
Ｒ（ｊ］）?＝?Ｒ０?＋?ｊ＾：（ｒ］?－Ｔ］〇）２?（２．８）??下面介绍一下ＳＡＲ合成孔径长度和斜视角的几何关系。如图２．２（ａ）中的空??间几何关系所示，合成孔径长度等效于真实孔径长度的一半，这体现了合成孔径??思想的意义。一般用■表示合成孔径长度，它和合成孔径时间ｒｓａｒ？以及平台速??度匕有如下关系??＾ｓａｒ?＝?Ｋｉ＾ｓａｒ?（２．９）??图２．２（ｂ）中，Ｗ为测绘带宽度，０和４０分别表示波束视角和天线半功率点波束角，??Ｒｍａｘ、则为波束照射最远点和最近点［６５］。由图可看出，它们有如下关系??Ｒｍｉｎ?＝?ｈ?？?ｔａｎ?＾０?——ｊ?（２．１０）??（?ＡＱ＼?、??＾ｍａｘ?＝?ｈｔａｎｙ９?＋?（２－１?０??＾?＝?Ｒｍ＾－Ｒｍｉｎ?（２．１２）??接下来介绍ＳＡＲ的工作模式Ｍｌ?ＡＡＲ平台在随着载机沿航向运动的过程中，??同时不断地发射、接收信号。如图２．３?（ａ）所示，ＳＡＲ系统的发射机每隔１／ＰＲＦ??时间发射一个长度为７；的Ｃｈｉｒｐ脉冲，然后切换收发天线开关转为接收回波模式。??本文默认为ＳＡＲ工作在机载情况下
【参考文献】：
期刊论文
[1]Keystone变换实现方法研究[J]. 王娟,赵永波. 火控雷达技术. 2011(01)
[2]利用KWT进行动目标成像的三通道SAR-GMTI快速目标运动参数估计[J]. 钱江,苏军海,李凉海,邢孟道. 电子与信息学报. 2010(07)
[3]一种改进的基于FrFT的SAR运动目标检测与成像方法[J]. 邓彬,秦玉亮,王宏强,黎湘. 电子与信息学报. 2008(02)
[4]一种机载雷达两级降维空时二维自适应处理方法[J]. 李晓明,冯大政. 航空学报. 2008(01)
[5]机载相控阵雷达降维STAP信号处理机的设计[J]. 徐玉芬,肖健华. 现代雷达. 2007(08)
[6]国外合成孔径雷达卫星发展趋势分析[J]. 孙佳. 装备指挥技术学院学报. 2007(01)
[7]基于DPCA的双通道SAR动目标检测研究[J]. 李兆军,娄晓光. 电子测量技术. 2006(03)
[8]基于局部双参数估计的SAR图像CFAR目标检测技术[J]. 王义敏,安锦文,王若朴. 火力与指挥控制. 2006(04)
[9]机载双通道SAR/GMTI数据域DPCA算法研究[J]. 杨贤林,沈汀. 现代雷达. 2006(04)
[10]基于keystone变换的微弱目标检测[J]. 张顺生,曾涛. 电子学报. 2005(09)
博士论文
[1]多通道SAR成像理论与方法研究[D]. 庞礴.国防科学技术大学 2014
[2]动目标检测、成像与参数估计方法研究[D]. 张立峰.西安电子科技大学 2013
[3]多通道SAR-GMTI方法研究[D]. 杨垒.西安电子科技大学 2009
[4]多通道SAR地面运动目标检测与参数估计研究[D]. 孙华东.哈尔滨工业大学 2009
[5]机载雷达简易STAP方法及其应用[D]. 王彤.西安电子科技大学 2001
硕士论文
[1]多通道SAR动目标检测方法研究[D]. 穆慧琳.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于多通道合成孔径雷达的地面运动目标检测[D]. 侯英杰.上海交通大学 2015
[3]雷达微弱目标检测技术研究[D]. 王娟.西安电子科技大学 2012
[4]基于DPCA的机载SAR/GMTI通道均衡技术研究[D]. 张志祥.南京航空航天大学 2010
[5]SAR地面动目标检测方法研究[D]. 武杰.哈尔滨工业大学 2008
[6]机载双通道SAR地面运动目标检测成像技术研究[D]. 杨贤林.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2005
本文编号：3422528
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