[發明專利]基于SAR?DPCA微多普勒時?空?頻三維分析方法

有效

• 申請號: 201510040596.2
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104793193B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 陳華杰;耿志高;郭寶峰;林萍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于一種基于SAR-DPCA微多普勒的時-空-頻三維分析的方法，屬于SAR雷達微多普勒數據處理方法與應用技術領域，適用于SAR雷達微多普勒數據分析的理論方法和應用技術研究。

背景技術

DPCA即偏置相位中心天線技術是多通道SAR雷達抑制雜波的研一個典型的方法。它是用兩個脈沖間通過陣列天線孔徑相對于飛行方向的偏移來補償雷達平臺的移動。經典的DPCA方法采用兩個相位中心，在相位中心距、脈沖重復頻率和平臺速度之間滿足一定關系的基礎上進行雜波抑制。正是由于此法工程上易用的優點，DPCA方法在多通道SAR雷達系統中得到了廣泛地應用。

不同運動形態的動目標，其微多普勒調制信號具有獨特性。介于此，對微多普勒效應的研究能夠為我們提供關于雷達動目標更多的信息，為現有的雷達動目標識別方法提供一個新的途徑，或成為現有一些成熟識別技術的有力補充。

時頻分析又稱時頻分布，是一種描述信號的頻率隨時間變化的信號處理方法。它采用時間-頻率聯合來表征信號，通過在時頻域分析信號，以實現全面觀測信號特征的目的。時頻分布主要分為線性時頻表示和二次型時頻表示。線性時頻表示是從傅立葉變換轉換來的，其特點是呈線性，主要有短時傅立葉變換，Gabor變換和小波分析。二次型變換主要是Wigner-Ville(WVD)方法。但無論是線性時頻表示還是二次型時頻表示，他們只能分析時間-頻率這兩個維度的變化，但在有些場景，比如當兩個動目標在相同的距離維度，此時便無法用時頻分析來描述微多普勒的信號特征。

基于此本發明，在時間-頻率的基礎上，引入另一個與距離相關的變量。使得原本在二維平面上的分析，拓展到三維平面。解決了不同運動點在相同距向離維度，不同方位向維度上的微多普勒特征分析。

發明內容

本發明的目的在于針對傳統的SAR雷達微多普勒時頻分析方法的不足，為SAR雷達微多普勒特征的研究提供一種基于SAR-DPCA微多普勒的時-空-頻三維分析的方法。

本發明方法包括以下步驟：

步驟(1)獲得SAR雙通道距離向壓縮數據域回波數據

將SAR雙通道接收的雷達回波信號進行相干檢波和距離壓縮處理。處理后SAR雙通道的基帶信號為：和其中常數C₁和C₂是根據運動目標的后向散射系數和天線的方位向圖所共同決定的。τ表示時間，s₁(τ)表示第一個通道的信號，s₂(τ)表示第二個通道的信號，λ表示雷達發射信號的波長，j表示虛部單位，R₀表示雷達發射通道相位中心與動目標的距離，R₁、R₂分別表示雷達兩個子孔徑與動目標的距離。

步驟(2)SAR雙通道相位補償與靜雜波抑制

將獲得的SAR雙通道基帶信號分別進行相位補償，去除兩個子孔徑因相位中心的不同而產生的多普勒中心頻率的偏差和載機上雷達運動所產生的多普勒調頻項。用于相位補償的參考函數分別為:其中P_c1(τ)表示補償s₁(τ)的參考函數，P_c2(τ)表示補償s₂(τ)的參考函數，j表示虛部單位，λ表示雷達發射信號的波長，v為載機速度，B為兩個子孔徑之間的距離，τ表示時間，prf為雷達脈沖重復頻率，且它們之間滿足補償方式為，基帶信號與相應的參考函數相乘。得到處理后的兩路信號s'₁(τ)和s'₂(τ)。然后用s'₂(τ)減去s'₁(τ)得s₃(τ)。

步驟(3)時-空-頻三維分析

(3.1)提取動目標區域信號切片

對復數s₃(τ)取其虛部的絕對值，得s₄(τ)。然后求得s₄(τ)的最大值max。然后提取s₄(τ)中大于max*0.05的部分，得s₅(τ)為m*n維矩陣。

(3.2)時-空-頻三維分析，采用短時傅里葉變換對s₅(τ)進行時頻分析具體步驟

步驟1：抽取s₅(τ)的第i行的數據，即得a_i(1,n)。