高效的星載sar的地面運動目標(biāo)成像方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及星載合成孔徑雷達(dá)成像方法，公開了一種高效的星載SAR的地面運動目標(biāo)成像方法，其步驟為：1）將目標(biāo)原始回波信號變換到二維頻域；2）在二維頻域構(gòu)造距離匹配濾波器，通過距離向匹配濾波實現(xiàn)距離壓縮和距離徙動校正；3）對距離匹配濾波后的信號進(jìn)行距離向逆傅里葉變換，將信號變換到距離多普勒域；4）在距離多普勒域構(gòu)造方位匹配濾波器，通過方位向匹配濾波實現(xiàn)方位壓縮；5）對方位匹配濾波后的信號進(jìn)行方位向逆傅里葉變換，完成對地面運動目標(biāo)的成像。本發(fā)明在二維頻域?qū)崿F(xiàn)距離徙動校正，無需插值，計算效率高；無需知道目標(biāo)的運動參數(shù)和位置參數(shù)，能同時對多個目標(biāo)成像。
【專利說明】高效的星載SAR的地面運動目標(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】，涉及星載合成孔徑雷達(dá)(Synthetic ApertureRadar, SAR)成像方法，具體地說是一種高效的星載SAR的地面運動目標(biāo)成像方法，用于星載SAR對地面運動目標(biāo)成像。
【背景技術(shù)】
[0002]星載合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一種全天時、全天候、多功能的微波遙感成像設(shè)備，在民用和軍事領(lǐng)域內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用。其中，星載SAR地面運動目標(biāo)檢測(Ground Moving Target Indication, GMTI)和地面運動目標(biāo)成像(GroundMoving Target Imaging, GMTIm)因其在交通監(jiān)控和戰(zhàn)場偵察中的重要作用而成為一個研究熱點。
[0003]對于星載SAR-GMTI系統(tǒng)，較寬的工作帶寬和較長的相干積累時間使其能夠?qū)τ^測區(qū)域進(jìn)行高分辨的成像。然而，由于相干積累時間較長，對目標(biāo)的成像需要精確的補償目標(biāo)的距離單元徙動和目標(biāo)回波信號相位彎曲。而運動目標(biāo)由于存在速度，其距離徙動和信號相位歷程與靜止目標(biāo)不同。因此，如果直接采用傳統(tǒng)的SAR靜止目標(biāo)成像方法對地面運動目標(biāo)進(jìn)行成像，由于距離單元徙動和信號相位彎曲補償不準(zhǔn)確，會出現(xiàn)散焦現(xiàn)象。目標(biāo)的散焦一方面會導(dǎo)致成像后的目標(biāo)的圖像變得模糊，一方面會使目標(biāo)的信雜噪比下降，這些都將影響系統(tǒng)對運動目標(biāo)的識別和分類。因此，有必要研究和開發(fā)星載SAR的地面運動目標(biāo)的精確成像方法。
[0004]在過去的近40年里，為實現(xiàn)對地面運動目標(biāo)的精確成像，各國學(xué)者提出了許多方法。Barbarossa等人通過先從數(shù)據(jù)中估計出目標(biāo)的運動參數(shù)，然后補償由于目標(biāo)運動引起的距離走動和距離彎曲來實現(xiàn)對目標(biāo)的成像。Perry等人提出了一系列基于keystone變換的SAR地面運動目標(biāo)成像方法。通過使用keystone變換，可以很好的補償由目標(biāo)距離向速度帶來的距離走動。然而，這些方法的計算量均非常大，在工程上很難實時實現(xiàn)。
[0005]朱圣棋等人提出了一種在二維頻域通過對目標(biāo)信號進(jìn)行匹配濾波來實現(xiàn)成像的方法。與傳統(tǒng)方法不同，該方法在二維頻域?qū)崿F(xiàn)距離徙動校正，計算效率較高。但是，這個方法需要知道目標(biāo)的位置參數(shù)，而現(xiàn)實中目標(biāo)的位置參數(shù)往往是未知的。因此，這個方法在實際中的適用范圍非常有限。此外，這個方法無法同時對多個目標(biāo)成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提出了一種高效的星載SAR的地面運動目標(biāo)成像方法，該方法無需插值，計算效率高；且不需要知道目標(biāo)的運動參數(shù)和位置參數(shù)，并能同時對多個目標(biāo)成像。
[0007]本發(fā)明的思路是:1)將目標(biāo)原始回波信號變換到二維頻域；2)在二維頻域構(gòu)造距離匹配濾波器，通過距離向匹配濾波實現(xiàn)距離壓縮和距離徙動校正；3)對距離匹配濾波后的信號進(jìn)行距離向逆傅里葉變換，將信號變換到距離多普勒域；4)在距離多普勒域構(gòu)造方位匹配濾波器，通過方位向匹配濾波實現(xiàn)方位壓縮；5)對方位匹配濾波后的信號進(jìn)行方位向逆傅里葉變換，完成對地面運動目標(biāo)的成像。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0009]一種高效的星載SAR的地面運動目標(biāo)成像方法，其特征在于，包括以下具體步驟:
[0010]步驟1，對星載SAR接收到的地面運動目標(biāo)原始回波信號依次進(jìn)行距離向傅里葉變換和方位向傅里葉變換，得到二維頻域的目標(biāo)信號；
[0011]步驟2，在二維頻域構(gòu)造距離匹配濾波器，對變換到二維頻域的目標(biāo)信號進(jìn)行距離向匹配濾波，實現(xiàn)距離壓縮和距離徙動校正，得到距離徙動校正后的目標(biāo)信號；
[0012]步驟3，對距離徙動校正后的目標(biāo)信號進(jìn)行距離向逆傅里葉變換，將距離徙動校正后的目標(biāo)信號變換到距離多普勒域，得到距離多普勒域的目標(biāo)信號；
[0013]步驟4，在距離多普勒域構(gòu)造方位匹配濾波器，對變換到距離多普勒域的目標(biāo)信號進(jìn)行方位向匹配濾波，實現(xiàn)方位壓縮，得到方位匹配濾波后的目標(biāo)信號；
[0014]步驟5，對方位匹配濾波后的目標(biāo)信號進(jìn)行方位向逆傅里葉變換，得到聚焦后的SAR圖像域目標(biāo)信號，完成對地面運動目標(biāo)的成像。
[0015]上述技術(shù)方案的特點和進(jìn)一步改進(jìn)在于:
[0016](I)步驟2的具體子步驟為:
[0017]2a)根據(jù)目標(biāo)二維頻域回波信號S(fa，fr)的表達(dá)式
【權(quán)利要求】
1.一種高效的星載SAR的地面運動目標(biāo)成像方法，其特征在于，包括以下具體步驟: 步驟1，對星載SAR接收到的地面運動目標(biāo)原始回波信號分別進(jìn)行距離向傅里葉變換和方位向傅里葉變換，得到二維頻域的目標(biāo)信號； 步驟2，在二維頻域構(gòu)造距離匹配濾波器，對變換到二維頻域的目標(biāo)信號進(jìn)行距離向匹配濾波，實現(xiàn)距離壓縮和距離徙動校正，得到距離徙動校正后的目標(biāo)信號； 步驟3，對距離徙動校正后的目標(biāo)信號進(jìn)行距離向逆傅里葉變換，將距離徙動校正后的目標(biāo)信號變換到距離多普勒域，得到距離多普勒域的目標(biāo)信號； 步驟4，在距離多普勒域構(gòu)造方位匹配濾波器，對變換到距離多普勒域的目標(biāo)信號進(jìn)行方位向匹配濾波，實現(xiàn)方位壓縮，得到方位匹配濾波后的目標(biāo)信號； 步驟5，對方位匹配濾波后的目標(biāo)信號進(jìn)行方位向逆傅里葉變換，得到聚焦后的SAR圖像域目標(biāo)信號，完成對地面運動目標(biāo)的成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效的星載SAR的地面運動目標(biāo)成像方法，其特征在于，步驟2的具體子步驟為: 2a)根據(jù)目標(biāo)二維頻域回波信號S (fa，fr)的表達(dá)式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效的星載SAR的地面運動目標(biāo)成像方法，其特征在于，步驟4的具體子步驟為: 4a)根據(jù)距離匹配濾波后距離多普勒域目標(biāo)信號的表達(dá)式
【文檔編號】G01S13/90GK103983971SQ201410143890
【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, 任倩倩, 馬南, 張穎 申請人:西安電子科技大學(xué)