高分辨率寬測繪帶SAR動目標處理方法研究.pdf

1、近幾年來，高分辨率寬測繪帶合成孔徑雷達(HRWS SAR)系統由于其系統的優(yōu)越性，受到越來越多的關注。沿方位向多通道的HRWS SAR系統可以用來解決高分辨率和低脈沖重復頻率(PRF)之間的矛盾。此外，由于沿方位向的空間自由度可以用來進行雜波抑制，因此同時也為動目標檢測提供了機會。本論文圍繞基于HRWS SAR系統的動目標檢測與成像的關鍵問題及技術難點，并根據平時處理數據處理過程中遇到的問題展開研究，針對HRWS條帶SAR模式下動目標的

2、檢測與成像、HRWS條帶SAR模式下圖像中動目標干擾抑制、HRWS TOPS SAR模式下動目標檢測與成像以及空中運動目標的檢測與成像等問題，提出了一些新的信號處理方法，具體內容如下：
　　1.基于HRWS SAR系統的SAR-GMTI處理中，直接利用傳統的PD-STAP技術進行雜波抑制會導致三個問題。第一，由于動目標徑向速度引起的多普勒偏移會導致動目標出現譜卷繞，直接利用匹配濾波的方法對動目標聚焦會出現虛假目標。第二，在信號下采

3、樣的情況下，動目標聚焦位置會出現 PRF的偏差，從而導致一個動目標可能出現在多個位置，使得動目標檢測變得復雜。第三，利用傳統的PD-STAP技術進行雜波抑制會導致很大的計算復雜性?；诖?，我們提出一種基于Deramp處理的空時自適應處理方法進行雜波抑制處理，可以有效解決上述問題。通過仿真實驗驗證了所提方法的有效性。
　　2.為了抑制HRWS SAR圖像中散焦的動目標問題，我們利用上一章中提出的空時自適應處理框架來抑制SAR圖像中的

4、動目標。它的主要思想就是對動目標的空時譜進行壓縮，使得動目標在空時平面中不存在模糊分量，甚至在空時平面中是聚焦的。因此，只需要一個空間自由度即可抑制SAR場景中的一個動目標。對于多目標的情況，我們提出了動態(tài)導向矢量的概念。假如這些聚焦的動目標沿方位向是不重合的，一個空間自由度足夠抑制這些動目標。通過利用動態(tài)導向矢量的概念，用于抑制動目標所需空間自由度的個數等于沿方位向互相重合動目標個數的最大值。在SAR圖像中，聚焦之后的動目標可以看做是

5、稀疏的。在空時平面中，它們稀疏的分布在一些空間角度和多普勒頻率單元，因此，在方位向互相重合的動目標會比較少。一般來說，兩個自由度足夠用來抑制場景中的動目標。通過對仿真數據以及某機載試驗SAR系統錄取實測數據的處理，驗證了所提算法的有效性及優(yōu)越性。
　　3.在HRWS TOPS SAR模式下靜止背景雜波的多普勒帶寬很大，在有限的PRF條件下，會導致背景雜波出現嚴重的多普勒模糊。此時，直接采用STAP方法進行雜波抑制處理，對雜波抑制的

6、性能影響較大?；诖?，提出一種基于譜壓縮的空時自適應處理方法進行雜波抑制。經過譜壓縮操作后，雜波的多普勒帶寬減小到與其瞬時帶寬相同，再利用STAP方法進行雜波抑制，使得雜波抑制性能得到明顯改善。同時，由于動目標徑向速度的存在，會導致其多普勒頻譜產生偏移，直接采用匹配濾波方法對動目標進行聚焦，會造成虛假目標的出現。為了避免出現這一現象，我們利用Deramp處理方法對動目標進行聚焦處理，可以有效地避免虛假目標的產生。同時利用TOPS SAR

7、模式獲得連續(xù)的重疊率很高的全孔徑TOPS SAR圖像，可以實現動目標的軌跡跟蹤處理。最后通過仿真實驗驗證了所提方法的有效性。
　　4.提出一種基于星載SAR系統的空中運動目標檢測與成像方法。首先利用雙通道 DPCA技術實現對地面雜波的抑制，然后通過相鄰相關法對運動目標進行檢測。相鄰相關處理能夠起到對動目標回波信號進行降階的作用，后利用改進的keystone變換實現動目標的走動校正，并沿方位相干積累能夠實現在低信噪比情況下檢測運動目