CN110133646B - 基于nlcs成像的双基前视sar的多通道两脉冲杂波对消方法 - Google Patents

基于nlcs成像的双基前视sar的多通道两脉冲杂波对消方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110133646B
CN110133646B CN201910317181.3A CN201910317181A CN110133646B CN 110133646 B CN110133646 B CN 110133646B CN 201910317181 A CN201910317181 A CN 201910317181A CN 110133646 B CN110133646 B CN 110133646B
Authority
CN
China
Prior art keywords
clutter
channel
echo
pulse
azimuth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910317181.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110133646A (zh
Inventor
李中余
李山川
刘竹天
黄川�
杨海光
武俊杰
杨建宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201910317181.3A priority Critical patent/CN110133646B/zh
Publication of CN110133646A publication Critical patent/CN110133646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110133646B publication Critical patent/CN110133646B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9058—Bistatic or multistatic SAR
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9004—SAR image acquisition techniques
    • G01S13/9011—SAR image acquisition techniques with frequency domain processing of the SAR signals in azimuth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9043—Forward-looking SAR
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/414—Discriminating targets with respect to background clutter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/415—Identification of targets based on measurements of movement associated with the target

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，该方法首先利用了keystone变换校正了距离单元徙动，然后通过NLCS算法去除回波的方位空变，从而使得杂波和动目标在二维空时域相互分开，最后，根据杂波回波特性设计杂波对消器抑制杂波，进而提高了回波的信杂比，为提高后续的动目标检测能力打下基础。

Description

基于NLCS成像的双基前视SAR的多通道两脉冲杂波对消方法
技术领域
本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于NLCS(nonlinear chirp scaling，非线性CS算法)成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种全天时、全天候的现代高分辨率微波遥感成像雷达，它利用雷达天线和目标区域间的相对运动来获得空间的高分辨率。在地形测绘、植被分析、海洋及水文观测、环境及灾害监视、资源勘探以及地壳微变检测等领域，合成孔径雷达发挥了越来越重要的作用。
双基前视SAR是一种新的雷达体制。通过利用收发分置从而克服单基SAR存在前视成像盲区问题，能够对雷达正前方的区域高分辨成像。随着近年双基前视SAR的发展，对雷达前方的运动目标的获取需求越来越大，特别是军事领域(前方地面坦克等运动目标的检测)。但是地面动目标回波在双基前视SAR中由于存在距离徙动导致动目标回波往往被周围的强杂波淹没，从而造成动目标在双基前视SAR中难以检测。为了提高动目标检测能力，就必须在动目标检测前进行杂波抑制，从而为动目标检测打下基础。
目前杂波抑制方法主要基于两类：单通道方法和多通道方法。单通道主要基于运动目标回波与杂波在多普勒调频率、多普勒质心等特性来抑制杂波。见文献“Moreira J,Keydel W.A New MTI-SAR Approach Using the Reflectivity Displacement Method.[J].Geoscience&Remote Sensing IEEE Transactions on,1995,33(5):1238-1244.”和文献“Kirscht M.Detection and velocity estimation of moving objects in asequence of single-look SAR images[C].International Geoscience&Remote SensingSymposium.IEEE,1996.”。虽然这种方法实现简单，运算量小，但是单通道方法往往很难检测主瓣杂波中的慢速运动目标，其困难在于平台运动导致的杂波谱展宽使得慢速运动目标在时频两域均淹没在强大的天线主瓣杂波中。同时，由于需要在主杂波谱外的区域进行检测，这往往需要很高的脉冲重复频率(PRF)，从而导致较高的数据率并减小了雷达成像范围。鉴于单通道方法的局限性，多通道方法被提出。多通道方法主要包括空时自适应处理(STAP)方法和相位中心偏置天线(DPCA)方法等。见文献“Ender,J.H G.Space-timeprocessing for multichannel synthetic aperture radar[J].Electronics&Communication Engineering Journal,2002,11(1):29-38.”和“Lightstone L,FaubertD,Rempel G.Multiple phase centre DPCA for airborne radar[C].Radar Conference,1991.Proceedings of the 1991 IEEE National.IEEE,1991.”。但是由于双基前视SAR严重的距离非平稳性导致杂波协方差矩阵估计不精确并且大量的独立同分布距离样本在实际情况下很难满足。从而使得STAP方法杂波抑制效果不佳。同时，由于雷达发射机和接收机分置与不同平台，传统的DPCA处理条件很难满足，即在适当的时间间隔后，前一个接收相位中心和后一个接收相位中心重合。这就限制了DPCA的应用范围。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种基于NLCS成像的双基前视SAR的多通道两脉冲对消方法，解决了双基前视SAR中动目标淹没在强杂波中的问题，提高了信杂比，为后续的动目标检测打下基础。
本发明的技术方案是：一种基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，包括以下步骤：
S1、建立双基前视SAR空间几何构型，对系统参数进行初始化；
S2、对雷达观察时间内回波录取并解调到基带，再进行距离傅里叶变换得到基带回波信号s(fτ,η,i)；
S3、对回波距离历史R(η,i)在方位零时刻对慢时间和通道数进行二元泰勒展开；
S4、利用步骤S3中二元泰勒展开项对步骤S2中基带回波信号s(fτ,η,i)进行补偿，得到新的回波信号s1(fτ,η,i)；
S5、对步骤S4中回波信号s1(fτ,η,i)进行一阶keystone变换，得到s1(fτ,ηm,i)；
S6、对步骤S4中回波信号s1(fτ,η,i)相位
Figure GDA0002124595720000021
对fτ进行泰勒级数展开并进行距离向高阶距离徙动校正和距离向压缩，并进行傅里叶逆变换得到新的回波信号s2(τ,ηm,i)；
S7、对keystone变换后的每个距离单元的杂波多普勒质心fdc和多普勒调频率fdr分别进行一次和二次函数拟合，并对每个距离单元补偿补偿方位零时刻多普勒频率相位；
S8、对回波信号s2(τ,ηm,i)进行方位向傅里叶变换，再经过HNLCS1和HNLCS2相位补偿函数，得到杂波信号s3(τ,ηm,i)；
S9、通过补偿函数
Figure GDA0002124595720000022
对回波补偿，并进行方位傅里叶逆变换得到新的回波信号s4(τ,ηm,i)，再进行方位压缩得到s5(τ,ηm,i)；
S10、在距离-方位时域中，对每个距离单元的第k个方位时刻回波进行矩阵化处理；
S11、利用权矩阵对杂波进行多通道两脉冲对消，得到杂波抑制后的回波信号。
进一步地，所述步骤S1中，初始化的系统参数具体包括：脉冲重复频率，距离向采样率，方位向采样率，接收阵元数。
进一步地，所述步骤S2中，基带回波信号s(fτ,η,i)具体表示为
Figure GDA0002124595720000031
其中，σ表示信号回波的幅度，fτ表示距离向频域，η表示慢时间，i表示通道数，Kr表示雷达发射信号的调频率，fc表示载波频率，c表示光速，R(η,i)表示回波距离历史。
进一步地，所述步骤S3中，对回波距离历史R(η,i)在方位零时刻对慢时间η和通道数i进行二元泰勒展开，具体表示为
Figure GDA0002124595720000032
其中，Rt(0,0)和Rr(0,0)分别表示初始时刻发射机和接收机到目标点的距离，A1，A2，B1，B2，B3，C1分别表示与地面目标点速度无关的相应泰勒展开项；A1′，B1′，B3′分别表示与地面速度相关的相应泰勒展开项。
进一步地，所述步骤S7中，对keystone变换后的每个距离单元的杂波多普勒质心fdc和多普勒调频率fdr分别进行一次和二次函数拟合得到结果分别表示为
fdc＝fdc0+aηm
Figure GDA0002124595720000033
其中，fdc0表示参考目标点的多普勒质心，a表示多普勒质心fdc关于ηm的一阶拟合系数，b表示多普勒调频率fdr关于ηm的一次拟合系数，c表示多普勒调频率fdr关于ηm的二次拟合系数，ηm表示新的慢时间。
进一步地，所述步骤S7中，补偿函数具体表示为
Figure GDA0002124595720000034
其中，λ表示信号波长。
进一步地，所述步骤S10中，矩阵化处理结果具体表示为
s5(k)＝ADkσ
Figure GDA0002124595720000041
Figure GDA0002124595720000042
σ＝(σ0(1) σ0(2) … σ0(P))T
其中，(·)T表示求向量转置，N表示接收机通道数，P表示每个距离单元每个方位时刻模拟的地面杂波点个数，an(p)和d(p)分别表示第n个通道第p个杂波点的空间频率和多普勒频率，σ0(p)表示第p个杂波点的幅度。
进一步地，所述步骤S11中，杂波抑制后的回波信号具体表示为
s6(k)out＝Ws5(k)-s5(k+1)
其中，W为权矩阵。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用了基于图像域的杂波抑制方法，有效解决了STAP杂波抑制方法在双基前视SAR中杂波的强非平稳带来杂波难抑制问题；
(2)本发明采用非自适应方法，相对于STAP方法降低了计算复杂度；
(3)本发明相比于DPCA杂波抑制方法，扩展了DPCA方法的适用范围，将适用条件从单基正侧视构型扩展到双基构型，同时也提高了杂波抑制效果。
附图说明
图1是本发明的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法流程示意图；
图2是本发明实施例中采用的双基前视SAR几何结构示意图；
图3是本发明实施例中方位压缩后的双基前视SAR图像；
图4是本发明实施例中杂波抑制后的双基前视SAR图像。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法流程示意图；一种基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，包括以下步骤：
S1、建立双基前视SAR空间几何构型，对系统参数进行初始化；
S2、对雷达观察时间内回波录取并解调到基带，再进行距离傅里叶变换得到基带回波信号s(fτ,η,i)；
S3、对回波距离历史R(η,i)在方位零时刻对慢时间和通道数进行二元泰勒展开；
S4、利用步骤S3中二元泰勒展开项对步骤S2中基带回波信号s(fτ,η,i)进行补偿，得到新的回波信号s1(fτ,η,i)；
S5、对步骤S4中回波信号s1(fτ,η,i)进行一阶keystone变换，得到s1(fτ,ηm,i)；
S6、对步骤S4中回波信号s1(fτ,η,i)相位
Figure GDA0002124595720000051
对fτ进行泰勒级数展开并进行距离向高阶距离徙动校正和距离向压缩，并进行傅里叶逆变换得到新的回波信号s2(τ,ηm,i)；
S7、对keystone变换后的每个距离单元的杂波多普勒质心fdc和多普勒调频率fdr分别进行一次和二次函数拟合，并对每个距离单元补偿补偿方位零时刻多普勒频率相位；
S8、对回波信号s2(τ,ηm,i)进行方位向傅里叶变换，再经过HNLCS1和HNLCS2相位补偿函数，得到杂波信号s3(τ,ηm,i)；
S9、通过补偿函数
Figure GDA0002124595720000052
对回波补偿，并进行方位傅里叶逆变换得到新的回波信号s4(τ,ηm,i)，再进行方位压缩得到s5(τ,ηm,i)；
S10、在距离-方位时域中，对每个距离单元的第k个方位时刻回波进行矩阵化处理；
S11、利用权矩阵对杂波进行多通道两脉冲对消，得到杂波抑制后的回波信号。
在步骤S1中，本发明进行初始化的系统参数具体包括：脉冲重复频率，距离向采样率，方位向采样率，接收阵元数。
本发明在实例具体采用的双基前视SAR几何结构如图2所示，所采用的系统参数表如表1所示，
表1系统参数表
参数 数值
接收通道数 5
通道间隔 1m
载波频率 10GHz
发射信号带宽 200MHz
合成孔径时间 1s
脉冲重复频率 1000Hz
发射机位置 (-8000,-5000,12000)m
接收机位置 (0,-6000,12000)m
发射机速度 300m/s
接收机速度 300m/s
其中，在初始时刻发射机位于(Xt,Yt,Ht)，接收机位于(0,Yr,Hr)，场景中心位于坐标原点O，发射机和接收机沿着y轴方向匀速飞行，速度分别为vt和vr。发射机平台设置了一个发射通道，接收机平台设置了N个接收通道。第n个接收通道的坐标为(0,Yr+(n-1)d,Hr)。设地面一目标点为P，位于(Xp,Yp,0)。地面目标的运动速度为(vpx,vpy,0)。
在步骤S2中，本发明进行回波录取，对雷达观察时间内回波录取并解调到基带再进行距离傅里叶变换得到基带回波信号，具体表示为
Figure GDA0002124595720000061
其中，σ表示信号回波的幅度，fτ表示距离向频域，η表示慢时间，i表示通道数，Kr表示雷达发射信号的调频率，fc表示载波频率，c表示光速，R(η,i)表示回波距离历史，
Figure GDA0002124595720000062
其中，Rt(η,i)和Rr(η,i)分别表示地面目标点到发射机和接收机的距离。
在步骤S3中，本发明对回波距离历史R(η,i)在方位零时刻对慢时间η和通道数i进行二元泰勒展开，具体表示为
Figure GDA0002124595720000063
其中，Rt(0,0)和Rr(0,0)分别表示初始时刻发射机和接收机到目标点的距离，A1，A2，B1，B2，B3，C1分别表示与地面目标点速度无关的相应泰勒展开项；A1′，B1′，B3′分别表示与地面速度相关的相应泰勒展开项，
Figure GDA0002124595720000071
Figure GDA0002124595720000072
Figure GDA0002124595720000073
Figure GDA0002124595720000074
Figure GDA0002124595720000075
Figure GDA0002124595720000076
Figure GDA0002124595720000077
Figure GDA0002124595720000078
Figure GDA0002124595720000079
在步骤S4中，本发明利用步骤S3中二元泰勒展开项对步骤S2中基带回波信号s(fτ,η,i)进行补偿，具体为对基带回波信号s(fτ,η,i)进行补偿二元泰勒展开项中的B2项和B3项，得到新的回波信号s1(fτ,η,i)，具体表示为
Figure GDA00021245957200000710
在步骤S5中，本发明对步骤S4中回波信号s1(fτ,η,i)进行一阶keystone变换η＝fcηm/(fτ+fc)，得到s1(fτ,ηm,i)，具体表示为
Figure GDA0002124595720000081
其中，ηm表示新的慢时间。
在步骤S6中，本发明对步骤S4中回波信号s1(fτ,η,i)相位
Figure GDA0002124595720000082
对fτ进行泰勒级数展开并进行距离向高阶距离徙动校正和距离向压缩，相位
Figure GDA0002124595720000083
泰勒展开后表示为：
Figure GDA0002124595720000084
其中，
Figure GDA0002124595720000085
高阶距离徙动校正函数为：
Figure GDA0002124595720000086
距离压缩函数为：
Figure GDA0002124595720000087
压缩后并进行距离向反傅里叶变换得到新的回波信号s2(τ,ηm,i)：
Figure GDA0002124595720000088
其中，
Figure GDA0002124595720000089
在步骤S7中，本发明对keystone变换后的每个距离单元的杂波多普勒质心fdc和多普勒调频率fdr分别进行一次和二次函数拟合得到
fdc＝fdc0+aηm
Figure GDA0002124595720000091
其中，fdc0表示参考目标点的多普勒质心，a表示多普勒质心fdc关于ηm的一阶拟合系数，b表示多普勒调频率fdr关于ηm的一次拟合系数，c表示多普勒调频率fdr关于ηm的二次拟合系数，ηm表示新的慢时间。
并对每个距离单元补偿补偿方位零时刻多普勒频率相位，补偿函数为
Figure GDA0002124595720000092
其中，λ表示信号波长。
在步骤S8中，本发明对回波信号s2(τ,ηm,i)进行方位向傅里叶变换，再经过HNLCS1和HNLCS2相位补偿函数，得到杂波信号s3(τ,ηm,i)；杂波信号s3(τ,ηm,i)的相位为：
Figure GDA0002124595720000093
其中，ηmR表示波束中心时刻，
Figure GDA0002124595720000094
Figure GDA0002124595720000095
q2＝-2aβ+(2β-1)fdr0
Figure GDA0002124595720000096
Figure GDA0002124595720000097
Figure GDA0002124595720000098
Figure GDA0002124595720000099
β＝1/2
N＝b(2q2+a+fdr0)-fd3(a+q2)
L＝-c[c(q2+fdr0)2-b2(q2+fdr0)]-3fd3b(a+q2)-3q3b(q2-2fdr0+3a)
+3Q3q2bfdr0(3fdr0q2-2aq2+fdr0a)
Figure GDA0002124595720000101
在步骤S9中，本发明通过补偿函数
Figure GDA0002124595720000109
对回波补偿
Figure GDA0002124595720000102
项和
Figure GDA0002124595720000103
项并进行方位傅里叶逆变换得到新的回波信号s4(τ,ηm,i)，其相位为φ4(ηm)，补偿函数为：
Figure GDA0002124595720000104
φ4(ηm)＝exp{jπ(q2+fdr0)(ηm-ηmR)2}
对相位φ4(ηm)进行方位压缩得到φ5(ηm)
φ5(ηm)＝exp{-j2π(q2+fdr0)ηmRηm}
此时的新的杂波信号为：
Figure GDA0002124595720000105
Figure GDA0002124595720000106
在步骤S10中，由于在距离-方位时域中，每个距离单元的单一方位时刻由P个杂波点回波相互叠加而成，因此本发明对每个距离单元的第k个方位时刻回波进行矩阵化处理，具体表示为
s5(k)＝ADkσ
Figure GDA0002124595720000107
Figure GDA0002124595720000108
σ＝(σ0(1) σ0(2) … σ0(P))T
其中，(·)T表示求向量转置，N表示接收机通道数，P表示每个距离单元每个方位时刻模拟的地面杂波点个数，an(p)和d(p)分别表示第n个通道第p个杂波点的空间频率和多普勒频率，σ0(p)表示第p个杂波点的幅度。
在步骤S11中，本发明利用权矩阵W对杂波进行多通道两脉冲对消，得到杂波抑制后的回波信号，具体表示为
s6(k)out＝Ws5(k)-s5(k+1)
其中，权矩阵W＝ADAH(AAH)-1。
由于动目标和杂波具有不同的多普勒频率，从而经过两脉冲对消后，会有动目标能量残余，提高了输出信号信杂比。
本发明基于非线性CS(NLCS)成像的多通道两脉冲杂波对消方法，有效解决了由双基前视SAR构型下回波强非平稳性带来的杂波难抑制问题，首先利用了keystone变换校正了距离单元徙动，然后通过NLCS算法去除回波的方位空变，从而使得杂波和动目标在二维空时域相互分开，最后，根据杂波回波特性设计杂波对消器抑制杂波，进而提高了回波的信杂比，为提高后续的动目标检测能力打下基础。
如图3所示，是本发明实施例中方位压缩后的双基前视SAR图像；如图4所示，是本发明实施例中杂波抑制后的双基前视SAR图像。从图中可以看出，本发明解决了双基前视SAR中的杂波抑制问题，从而为后续的动目标检测打下基础。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立双基前视SAR空间几何构型，对系统参数进行初始化；
S2、对雷达观察时间内回波录取并解调到基带，再进行距离傅里叶变换得到基带回波信号s(fτ,η,i)；
S3、对回波距离历史R(η,i)在方位零时刻对慢时间和通道数进行二元泰勒展开；
S4、利用步骤S3中二元泰勒展开项对步骤S2中基带回波信号s(fτ,η,i)进行补偿，得到新的回波信号s1(fτ,η,i)；
S5、对步骤S4中回波信号s1(fτ,η,i)进行一阶keystone变换，得到s1(fτ,ηm,i)；
S6、对步骤S4中回波信号s1(fτ,η,i)相位
Figure FDA0002745130770000012
对fτ进行泰勒级数展开并进行距离向高阶距离徙动校正和距离向压缩，并进行傅里叶逆变换得到新的回波信号s2(τ,ηm,i)；
S7、对keystone变换后的每个距离单元的杂波多普勒质心fdc和多普勒调频率fdr分别进行一次和二次函数拟合，并对每个距离单元补偿方位零时刻多普勒频率相位；
S8、对回波信号s2(τ,ηm,i)进行方位向傅里叶变换，再经过HNLCS1和HNLCS2相位补偿函数，得到杂波信号s3(τ,ηm,i)；
S9、通过补偿函数
Figure FDA0002745130770000013
对回波补偿，并进行方位傅里叶逆变换得到新的回波信号s4(τ,ηm,i)，再进行方位压缩得到s5(τ,ηm,i)；
S10、在距离-方位时域中，对每个距离单元的第k个方位时刻回波进行矩阵化处理；
S11、利用权矩阵对杂波进行多通道两脉冲对消，得到杂波抑制后的回波信号。
2.如权利要求1所述的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，其特征在于，所述步骤S1中，初始化的系统参数具体包括：脉冲重复频率，距离向采样率，方位向采样率，接收阵元数。
3.如权利要求2所述的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，其特征在于，所述步骤S2中，基带回波信号s(fτ,η,i)具体表示为
Figure FDA0002745130770000011
其中，σ表示信号回波的幅度，fτ表示距离向频域，η表示慢时间，i表示通道数，Kr表示雷达发射信号的调频率，fc表示载波频率，c表示光速，R(η,i)表示回波距离历史。
4.如权利要求3所述的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，其特征在于，所述步骤S3中，对回波距离历史R(η,i)在方位零时刻对慢时间η和通道数i进行二元泰勒展开，具体表示为
Figure FDA0002745130770000021
其中，Rt(0,0)和Rr(0,0)分别表示初始时刻发射机和接收机到目标点的距离，A1，A2，B1，B2，B3，C1分别表示与地面目标点速度无关的相应泰勒展开项；A1′，B1′，B3′分别表示与地面速度相关的相应泰勒展开项。
5.如权利要求4所述的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，其特征在于，所述步骤S7中，对keystone变换后的每个距离单元的杂波多普勒质心fdc和多普勒调频率fdr分别进行一次和二次函数拟合得到结果分别表示为
fdc＝fdc0+aηm
Figure FDA0002745130770000022
其中，fdc0表示参考目标点的多普勒质心，a表示多普勒质心fdc关于ηm的一阶拟合系数，b表示多普勒调频率fdr关于ηm的一次拟合系数，c表示多普勒调频率fdr关于ηm的二次拟合系数，ηm表示新的慢时间。
6.如权利要求5所述的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，其特征在于，所述步骤S7中，补偿函数具体表示为
Figure FDA0002745130770000023
其中，λ表示信号波长。
7.如权利要求6所述的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，其特征在于，所述步骤S10中，矩阵化处理结果具体表示为
s5(k)＝ADkσ
Figure FDA0002745130770000031
Figure FDA0002745130770000032
σ＝(σ0(1) σ0(2) … σ0(P))T
其中，(·)T表示求向量转置，N表示接收机通道数，P表示每个距离单元每个方位时刻模拟的地面杂波点个数，an(p)和d(p)分别表示第n个通道第p个杂波点的空间频率和多普勒频率，σ0(p)表示第p个杂波点的幅度。
8.如权利要求7所述的基于NLCS成像的双基前视SAR多通道两脉冲杂波对消方法，其特征在于，所述步骤S11中，杂波抑制后的回波信号具体表示为
Figure FDA0002745130770000033
其中，W为权矩阵。
CN201910317181.3A 2019-04-19 2019-04-19 基于nlcs成像的双基前视sar的多通道两脉冲杂波对消方法 Active CN110133646B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910317181.3A CN110133646B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 基于nlcs成像的双基前视sar的多通道两脉冲杂波对消方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910317181.3A CN110133646B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 基于nlcs成像的双基前视sar的多通道两脉冲杂波对消方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110133646A CN110133646A (zh) 2019-08-16
CN110133646B true CN110133646B (zh) 2021-01-12

Family

ID=67570384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910317181.3A Active CN110133646B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 基于nlcs成像的双基前视sar的多通道两脉冲杂波对消方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110133646B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111965642A (zh) * 2020-07-08 2020-11-20 西安电子科技大学 一种基于高超声速平台的前斜视多通道sar-gmti杂波抑制方法
CN113466797B (zh) * 2021-06-24 2023-04-28 电子科技大学 基于杂波脊匹配稀疏恢复的双基sar空-时杂波抑制方法
CN117647811B (zh) * 2024-01-30 2024-05-07 深圳大学 运动目标参数估计与重定位方法、系统、终端及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104730496A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 电子科技大学 一种斜视sar地面动目标提取方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1604645A (en) * 1977-08-02 1981-12-09 Marconi Co Ltd Radar systems
US20090091492A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-09 The Mitre Corporation Detection and mitigation radio frequency memory (DRFM)-based interference in synthetic aperture radar (SAR) images
CN102331577B (zh) * 2011-09-21 2013-05-01 北京理工大学 一种适用于地球同步轨道sar的改进ncs成像算法
CN104808204A (zh) * 2015-04-13 2015-07-29 电子科技大学 一种固定发射站双基前视sar动目标检测方法与成像方法
CN105158745A (zh) * 2015-08-05 2015-12-16 电子科技大学 移变双基前视合成孔径雷达距离徙动校正方法
CN105676215B (zh) * 2016-01-11 2018-06-05 西安电子科技大学 一种机载外辐射源雷达的运动目标检测方法
CN107728117B (zh) * 2017-09-21 2020-08-04 电子科技大学 机载双基地sar一发两收杂波抑制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104730496A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 电子科技大学 一种斜视sar地面动目标提取方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"一种稳健的两维两脉冲杂波相消方法";薛海伟 等;《电子科技》;20151231;第28卷(第5期);第45-49页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110133646A (zh) 2019-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110632594B (zh) 一种长波长星载sar成像方法
CN110133646B (zh) 基于nlcs成像的双基前视sar的多通道两脉冲杂波对消方法
CN110488293B (zh) 一种非均匀空间构型的分布式sar系统
CN110109113B (zh) 一种基于级联对消的双基前视sar非平稳杂波抑制方法
CN114545411B (zh) 一种基于工程实现的极坐标格式多模高分辨sar成像方法
EP3771921B1 (en) Method for processing non-interrupted phase synchronization signal of bistatic sar based on coded signal
CN113238225B (zh) 一种用于动目标检测的雷达
CN109143235B (zh) 一种双基前视合成孔径雷达地面运动目标检测方法
CN109901162A (zh) 一种适用于分布式地球同步轨道sar的长基线成像stap方法
Liu et al. Ambiguities Suppression for Azimuth Multichannel SAR Based on ${L_ {2, q}} $ Regularization With Application to Gaofen-3 Ultra-Fine Stripmap Mode
Wang et al. Clutter suppression and ground moving target imaging approach for hypersonic vehicle borne multichannel radar based on two-step focusing method
CN108732555B (zh) 一种自动驾驶阵列微波成像运动补偿的方法
Yang et al. Ground moving target indication using an InSAR system with a hybrid baseline
CN106802408B (zh) 基于稀疏恢复的机载非正侧阵近程杂波距离模糊抑制方法
Zhou et al. Signal model and moving target detection based on MIMO synthetic aperture radar
Thompson et al. Moving target performance for RADARSAT-2
CN108710117B (zh) 一种合成孔径雷达杂波对消方法
Fu et al. ISAR translational motion compensation with simultaneous range alignment and phase adjustment in low SNR environments
CN111880154B (zh) 基于对称波数谱对消的复图像域运动目标检测方法
CN114780911A (zh) 一种基于深度学习的海洋宽测绘带距离解模糊方法
Garry et al. Framework and results on passive ISAR
CN111638516B (zh) 基于双频共轭处理技术的太赫兹频段sar运动补偿算法
Preiss et al. First results from the Ingara L-band SAR
Nan et al. Piecewise constant Doppler algorithm: Performance analysis, further simplification, and motion compensation
Pang et al. A GMTI algorithm based on novel channel equalization method for multi-channel imaging radar

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant