[發明專利]針對任意地面運動目標的SAR成像方法

有效

• 申請號: 201611157966.1
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106772373B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 朱圣棋;龍忠實;廖桂生;王委;陳娟娟;王宇卓
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開了一種針對任意運動目標的SAR成像方法，主要解決現有技術的距離徙動導致運動目標散焦問題，其中包括：1)構建正側視雷達回波信號模型；2)對目標回波信號進行距離向脈沖壓縮后，將其變換到距離頻率域；3)從脈沖壓縮信號的距離頻率域表達式中構造參考函數；4)對參考函數取復共軛后與慢速目標脈沖壓縮信號的距離頻域表達式進行相乘，再將其結果在方位向進行傅立葉變換，得到距離和方位二維頻率域；5)對二維頻率域進行距離向逆傅立葉變換，得到目標信號幅度譜。本發明與傳統的方法相比，無需對目標進行參數估計，僅利用快速傅立葉變換就實現良好的成像效果而無需插值操作，可用于任意未知運動目標的跟蹤識別。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別涉及一種運動目標的SAR成像方法，主要適用于實際工程應用中任意未知運動目標的跟蹤識別。

背景技術

近年來，合成孔徑雷達地面運動目標檢測SAR-GMTI，在運動目標成像和運動目標跟蹤探測等領域引起了廣泛的關注。運動目標檢測、參數估計和成像是GMTI的三大關鍵步驟。在實際應用中，慢速或者快速運動目標被淹沒在強雜波中，有效的方法是采用相位中心偏置DPCA或者采用空時自適應處理STAP方法提取來自靜態背景中的目標回波信號。

對于SAR-GMTI系統，在運動目標進行長時間的相干積累時，目標的運動會導致回波包絡在距離向上跨越多個距離單元，即距離走動和距離彎曲。目標的徑向速度會引起目標回波包絡出現距離走動，方位向速度和距離向加速度則引起距離彎曲。目標的距離徙動量，尤其是快速運動目標和靜止場景存在很大的差異。因此，采用傳統的SAR靜止場景成像算法對運動目標進行成像時，必然導致運動目標出現散焦現象。為了對運動目標進行精確成像，現有的一些方法是先對目標進行參數估計，用估計得的參數來補償由于目標運動引起的距離走動和距離彎曲。但在實際情況中，由于慢速目標或者快速目標與強地雜波之間的對比度較低，目標的運動參數往往很難得到精確估計，從而導致距離徙動也難以得到很好校正。在多普勒銳化DBS圖中采用多普勒后處理的降維STAP方法進行GMTI處理時在一定程度上可以減輕距離徙動的影響。但是，有效的相干處理脈沖串由于受到非聚焦SAR處理的條件限制，并不能在實際應用中得到很好的應用。對于天基雷達系統SBR，衛星和地面運動目標的長遠距離會導致目標的信噪比相對較低。為了能更好的檢測地面運動目標，需要在整個合成孔徑時間內累積有效目標信息。部分學者分析了長相干積累時間的SAR運動目標成像理論，并提出了一種基于Keystone變換的SAR目標成像算法，該方法可以有效去除由目標徑向速度引起的距離走動。但是，由距離向加速度和方位向速度引起的距離彎曲卻無法通過Keystone變換進行校正。

眾所周知，高分辨率目標圖像需要對目標和平臺之間的相對運動進行精確估計和補償。傳統SAR成像算法中參數估計準確度直接影響目標成像。此外，模糊成像也會導致目標運動參數估計的不準確，尤其是對于快速運動目標其估計的運動參數準確度更低。另外，在方位方向上的數字采樣，也會導致參數估計出現模糊問題。綜上，在目標信號參數未知情況下，采用現有的SAR成像算法對任意未知運動目標進行成像時，必然導致目標出現散焦現象。

發明內容

本發明的目的是在于克服上述現有技術的不足，提出一種針對任意地面運動目標的SAR成像方法，以減小目標出現散焦現象，實現在目標運動參數未知的情況下的精確成像。

本發明的技術思路是：通過構建正側視雷達回波信號模型，在距離頻率域構造參考函數；通過對方位時間域的變換，有效地在二維頻率域進行解耦合，完成精確成像，其實現步驟包括如下：

(1)構建正側視雷達回波信號模型，獲取運動目標回波信號；

(2)對多普勒頻率小于PRF/2的慢速運動目標進行成像，其中PRF為雷達脈沖重復率：