[發明專利]基于進退法和黃金分割法的SAR運動目標聚焦方法

有效

• 申請號: 202011109017.2
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112415512B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 閆賀;陳超;劉惠欣;黃佳;李睿安;徐星;侯倩茹
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/58;G01S13/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了基于進退法和黃金分割法的SAR運動目標聚焦方法，根據運動目標雷達回波信號的特點，先通過進退法確定運動目標的速度區間，再通過黃金分割法求解幅值最大時對應的方位向速度和距離向速度，針對不同的搜索速度構造出的距離徙動校正函數和方位向匹配濾波器，會使得目標呈現聚焦和散焦的情況，如果運動目標被精確聚焦，就會在幅度上存在最大值，對應的求解速度即為未知運動目標的真實速度。

技術領域

本發明屬于雷達目標成像技術領域，特別涉及了一種SAR運動目標聚焦方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)作為一種主動式高分辨率微波成像傳感器，能夠對目標區域進行遠距離、大測繪帶的二維高精度成像。SAR系統通過發射大時間帶寬積的線性調頻信號，利用脈沖壓縮技術獲得距離高分辨率；利用雷達平臺和目標之間的相對運動，在一定積累時間內通過信號處理方法對信號進行相關積累，等效地合成一個比真實孔徑大的多的合成孔徑，從而獲得目標的方位向高分辨率。

SAR成像的原理是利用雷達與場景間的相對運動獲得長的相干積累時間。對于靜止地物成像來說，相對運動完全由雷達平臺決定，因此將此已知的附加相位補償掉后就可以得到聚焦的靜止地物二維影像。而對于運動目標而言，相對運動由雷達和運動目標共同決定，因為目標的運動參數未知，常規的成像算法無法將其附加相位完全補償掉，這導致運動目標在靜止SAR圖像上呈現散焦和方位偏移，甚至根本沒有圖像。

發明內容

為了解決上述背景技術提到出的技術問題，本發明提出了基于進退法和黃金分割法的SAR運動目標聚焦方法。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

基于進退法和黃金分割法的SAR運動目標聚焦方法，包括以下步驟：

(1)對雷達接收的回波進行距離向脈沖壓縮；

(2)基于步驟(1)得到的經距離向脈沖壓縮的回波信號，構造距離徙動校正函數和方位向匹配濾波器，分別將距離向速度和方位向速度與信號幅值的對應關系看成單峰函數形式，采用進退法確定距離向速度和方位向速度的搜索區間，再使用黃金分割法進一步估計距離向速度和方位向速度。

進一步地，經距離向脈沖壓縮的回波信號表達式如下：

s(t,τ)＝σB_r·W_a(t)exp[-j4πr(t)/λ]sinc{πB_r[τ-2r(t)/c]}

上式中，s(t,τ)表示經距離向脈沖壓縮后的回波信號，τ是距離向的快時間變量，t是方位向的慢時間變量，B_r是距離向帶寬，σ是點目標的后向散射系數，W_a(t)表示雷達天線增益，r(t)表示運動目標與天線相位中心的瞬時距離，c表示光速，λ表示波長，j表示虛數單位。

進一步地，步驟(2)的具體過程如下：

(2-1)將距離向脈沖壓縮后的回波進行距離向FFT，將數據變換到距離頻率-方位時間域，并根據給定的距離向速度初始值v_y0、方位向速度初始值v_x0計算得出多普勒中心多普勒調頻率構造距離徙動校正函數，其中，y₀表示載機的起始點縱坐標，v表示載機飛行速度，λ表示波長，r₀表示雷達作用距離；

(2-2)設計方位向匹配濾波器進行濾波，再經過距離向IFFT，實現對運動目標的成像，計算初始值v_y0、v_x0下的目標幅值Z₀＝Z(v_x0,v_y0)，其中，Z(v_x0,v_y0)表示與初始值v_y0、v_x0相關的函數關系；