基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，用于合成孔徑雷達(dá)對地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像，其步驟為：1）對目標(biāo)距離方程進(jìn)行二次擬合；2）將目標(biāo)原始回波信號(hào)變到二維頻域；3）根據(jù)擬合出的二次距離方程，在二維頻域構(gòu)造距離匹配濾波器，并進(jìn)行距離壓縮和距離徙動(dòng)校正；4）將距離壓縮和距離徙動(dòng)校正后的信號(hào)變到距離多普勒域；5）在距離多普勒域構(gòu)造方位匹配濾波器，并進(jìn)行方位壓縮；6）對方位壓縮后的信號(hào)進(jìn)行方位向逆傅里葉變換，完成對目標(biāo)的成像。本發(fā)明不需知道目標(biāo)的速度參數(shù)、位置參數(shù)和加速度，就能對地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行精確成像，而且計(jì)算效率高。
【專利說明】基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，用于合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)對地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像。
【背景技術(shù)】
[0002]合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一個(gè)有源系統(tǒng),它以微波譜段的電磁波作為探測載體來觀測地表特征。SAR具有二維高分辨力、全天時(shí)全天候、強(qiáng)穿透性、豐富散射信息、多功能多用途等特點(diǎn)，因此SAR成像技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)方向，且在軍用和民用中都已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。星載SAR地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測系統(tǒng)(Synthetic ApertureRadar-Ground Moving Target Indication, SAR-GMTI)是 SAR 技術(shù)的發(fā)展，它一方面能夠?qū)τ^測場景進(jìn)行高分辨的成像，一方面又能檢測出觀測區(qū)域的地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，且能將檢測出的地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)清晰的標(biāo)注在SAR圖像中。SAR-GMTI系統(tǒng)的這個(gè)特點(diǎn)使其在戰(zhàn)場監(jiān)視和交通監(jiān)控中得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]SAR地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像技術(shù)(Ground Moving Target Imaging, GMTIm)能進(jìn)一步提高SAR-GMTI系統(tǒng)的戰(zhàn)場偵察和交通監(jiān)控能力，且有助于系統(tǒng)對地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別，因而成為研究熱點(diǎn)?？紤]到實(shí)際中，地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并非是勻速運(yùn)動(dòng)的，即目標(biāo)可能具有加速度，因此，本發(fā)明提出一種地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法。
[0004]現(xiàn)有SAR地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像技術(shù)有很多，但這些方法大多針對勻速地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，針對加速度地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的相關(guān)技術(shù)鮮有報(bào)道。加拿大的J.Sharma第一次通過理論分析和實(shí)際試驗(yàn)很好的研究了目標(biāo)的加速度對SAR-GMTI系統(tǒng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)性能的影響，但是沒能提出一個(gè)地面加速度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像技術(shù)。目前，Yang提出了一種地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，該方法利用了 hough變換技術(shù)和部分傅里葉變換技術(shù)，但該方法需要對目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行三維搜索，運(yùn)算量很大，從而限制該方法的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于提出一種基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，用于合成孔徑雷達(dá)對地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像，能實(shí)現(xiàn)對地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高分辨成像，而且計(jì)算效率較高、適用范圍非常廣。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)思路是:1)對目標(biāo)距離方程進(jìn)行二次擬合；2)將目標(biāo)原始回波信號(hào)變到二維頻域；3)根據(jù)擬合出的二次距離方程，在二維頻域構(gòu)造距離匹配濾波器，并進(jìn)行距離壓縮和距離徙動(dòng)校正；4)將距離壓縮和距離徙動(dòng)校正后的信號(hào)變到距離多普勒域；5)在距離多普勒域構(gòu)造方位匹配濾波器，并進(jìn)行方位壓縮；6)對方位壓縮后的信號(hào)進(jìn)行方位向逆傅里葉變換，完成對目標(biāo)的成像。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0008]一種基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]步驟1，對雷達(dá)的目標(biāo)距離方程進(jìn)行二次擬合，得到二次擬合后的距離方程:
[0010]R(ti: ) = a()+ LiJ 丄 cut:
[0011]其中，雷達(dá)工作在正側(cè)視模式下，雷達(dá)平臺(tái)速度為va，taS慢時(shí)間；ta=0時(shí)，目標(biāo)方位向速度、方位向加速度、距離向速度、距離向加速度分別為vx、ax、vy和ay,且此時(shí),雷達(dá)位于坐標(biāo)原點(diǎn)，目標(biāo)位于(0，ytl) ；R(ta)為^時(shí)刻目標(biāo)到雷達(dá)的瞬時(shí)距離，％、&1和&2分別為常數(shù)項(xiàng)、一次項(xiàng)和二次項(xiàng)系數(shù)；
[0012]目標(biāo)的原始回波信號(hào)表不為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，對雷達(dá)的目標(biāo)距離方程進(jìn)行二次擬合，得到二次擬合后的距離方程:
RitJ = U^ali+a/; 其中，雷達(dá)工作在正側(cè)視模式下，雷達(dá)平臺(tái)速度為va，taS慢時(shí)間；ta=0時(shí)，目標(biāo)方位向速度、方位向加速度、距離向速度、距離向加速度分別為vx、ax、vy和ay，且此時(shí)，雷達(dá)位于坐標(biāo)原點(diǎn)，目標(biāo)位于(0，％) ；R(ta)為1時(shí)刻目標(biāo)到雷達(dá)的瞬時(shí)距離，、為慢時(shí)間，&(|、&1和&2分別為常數(shù)項(xiàng)、一次項(xiàng)和二次項(xiàng)系數(shù)； 目標(biāo)的原始回波信號(hào)表示為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，其特征在于，在步驟2中，目標(biāo)原始回波信號(hào)為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，其特征在于，步驟3的具體子步驟為: 3a)根據(jù)二次擬合后的距離方程和二維頻域目標(biāo)回波信號(hào)表達(dá)式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二次擬合距離方程的地面加速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，其特征在于，步驟5的具體子步驟為: 5a)根據(jù)距離多普勒域目標(biāo)回波信號(hào)的表達(dá)式
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK103983969SQ201410143271
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】王彤, 李永康, 魯緣政, 任倩倩 申請人:西安電子科技大學(xué)