CN111965642A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明公开了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，包括：建立高超声速平台前斜视多通道SAR‑GMTI几何模型，并得到雷达与运动目标斜距历程及运动目标初始回波信号；对运动目标初始回波信号进行快时间向FFT操作，得到快时间频域回波信号以及快时间频域‑慢时间时域回波信号；根据快时间频域‑慢时间时域回波信号得到快时间压缩‑慢时间CFT域回波信号；根据快时间压缩‑慢时间CFT域回波信号得到运动目标粗略聚焦信号和杂波粗略聚焦信号；确定快时间压缩‑慢时间CFT域回波信号中运动目标信号垂直航迹向的运动参数；得到运动目标提取因子；根据运动目标提取因子得到无模糊运动目标信号。该方法可有效提高回波信号的信杂噪比。

Description

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
技术领域
本发明属于雷达技术领域，特别涉及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。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)可以对目标场景实现快时间向和慢时间向二维高分辨率成像，然而在实际目标成像过程中，运动目标信号会被强杂波信号所淹没。合成孔径雷达-地面运动目标检测(synthetic aperture radar-ground movingtarget imaging，SAR-GMTI)可以通过抑制杂波信号来有效保留运动目标信号。
与传统飞机不同，高超声速飞行器(hypersonic vehicle，HSV)飞行海拔高度介于飞机与卫星之间。因此，HSV载雷达系统比机载雷达系统具有更大的探测范围和更低的功率需求，HSV载雷达系统比机载雷达系统的探测区域更加灵活。另外，HSV具有强大的机动性能，可以在1-2小时内完成对敌方目标的精确打击。由于其强大的突防和远程战场探测能力，已经成为了军事领域的研究热点。
传统的正测视雷达系统斜视角为零，雷达波束扫描能力受到一定限制。而前斜视工作模式可以使得信号扫描策略更灵活，雷达系统的探测区域也得到的扩展，并且前斜视可以探测雷达平台前方的远距离区域，提前发现可疑目标，增强雷达平台的安全性。因此HSV平台前斜视工作模式相比于正测视工作模式有更大的工程实践价值。
高超声速平台的高速运动特性造成了两方面问题：一方面，导致了回波信号存在多普勒模糊，单通道雷达系统无法提供足够的通道自由度用于抑制杂波以及运动目标的模糊分量，因此，多通道雷达系统才能抑制杂波和运动目标模糊分量，提取出真实的运动目标信号；另一方面，导致了回波信号存在快时间和多普勒展宽更为严重，空时自适应方法(space and time adaptive processing，STAP)的杂波抑制方法性能下降。因此需要先进行快时间走动矫正，并补偿三阶相位误差的影响，以保证杂波抑制性能的稳定。
杂波抑制的同时需要提取运动目标，调频傅里叶变换(Chirp Fouriertransform，CFT)相比于傅里叶变换(Fourier transform，FFT)可以对信号进行压缩处理，得到不模糊的运动目标信号。垂直航迹向的运动参数导致了运动目标和静止杂波的位置所对应的方向存在偏差量。在实际情况下，杂波位置的方向已知，运动目标的运动参数是未知量。因此，在杂波抑制过程中无法在运动目标实际方向上精确的提取运动目标，这将导致回波信号的信杂噪比降低。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出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，为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
本发明提供了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，所述方法包括：
步骤1：建立高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI几何模型，并得到雷达与运动目标斜距历程以及运动目标初始回波信号；
步骤2：对所述运动目标初始回波信号进行快时间向FFT操作，得到快时间频域回波信号，并且将所述雷达与运动目标斜距历程代入所述快时间频域回波信号得到快时间频域-慢时间时域回波信号；
步骤3：对所述快时间频域-慢时间时域回波信号依次进行快时间向匹配滤波、快时间走动矫正和方位向三阶CFT操作，得到快时间压缩-慢时间CFT域回波信号；
步骤4：对所述快时间压缩-慢时间CFT域回波信号进行快时间逆FFT操作，得到运动目标粗略聚焦信号和杂波粗略聚焦信号；
步骤5：确定所述快时间压缩-慢时间CFT域回波信号中运动目标信号垂直航迹向的运动参数；
步骤6：根据所述运动目标信号垂直航迹向的运动参数得到运动目标提取因子；
步骤7：根据所述运动目标提取因子对所述运动目标粗略聚焦信号和杂波粗略聚焦信号进行杂波抑制和运动目标提取操作，得到无模糊运动目标信号。
在本发明的一个实施例中，所述步骤1包括：
1a)：建立高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI几何模型，并得到雷达与运动目标斜距历程，所述雷达与运动目标斜距历程为：
Figure BDA0002575905060000031
其中，R0为高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI系统几何构型中运动目标的最近斜距，tm表示慢时间，Δtn≈Dn/v表示第n个接收信号通道相对于发射通道的快时间，Vr_rel＝Vsinθ0+vr表示运动目标相对高超声速平台的垂直航迹向的等效运动参数，Va_rel＝-Vcosθ0+va表示运动目标相对高超声速平台沿航迹向的等效运动参数；
1b)：获得第n个通道接收运动目标的原始回波信号：
Figure BDA0002575905060000041
其中，σT表示运动目标在雷达照射下的散射截面积，ar(·)表示快时间截取因子，aa(·)表示慢时间截取因子，γ表示LFM(线性调频)雷达发射信号的调制频率，λ表示雷达发射信号的波长，c表示光的传播速度，
Figure BDA0002575905060000042
表示快时间。
在本发明的一个实施例中，所述步骤2包括：
2a)：对运动目标的原始回波信号进行快时间向FFT，得到快时间频域回波信号：
Figure BDA0002575905060000043
其中，fr为快时间频率，fc为信号载波频率，wr(·)为快时间频域截取因子；
2b)将所述雷达与运动目标的斜距历程表达式代入所述快时间频域回波信号的表达式，得到快时间频域-慢时间时域回波信号：
Figure BDA0002575905060000051
其中，Dn表示参考通道和第n个通道的等效相位中心距离，v表示高超声速平台的速度。
在本发明的一个实施例中，所述步骤3包括：
3a)：根据所述快时间频域-慢时间时域回波信号，得到第n个雷达天线接收通道的快时间走动补偿函数；
3b)：对所述快时间频域-慢时间时域回波信号分别乘以快时间脉压和所述快时间走动补偿函数，得到快时间包络对齐后的回波信号；
3c)：对所述快时间包络对齐后的回波信号经过三阶慢时间CFT变换处理，得到快时间压缩-慢时间CFT域回波信号。
在本发明的一个实施例中，所述步骤4包括：
4a)：对所述快时间压缩-慢时间CFT域回波信号通过快时间逆FFT处理，得到第n个通道运动目标的粗聚焦信号；
4b)：将运动目标垂直航迹向和沿航迹向的运动参数置零，得到背景杂波信号模型；
4c)：根据所述背景杂波信号模型获得背景杂波粗略聚焦信号。
在本发明的一个实施例中，所述步骤5包括：
通过基于子空间自适应合差波束的方法得到运动目标垂直航迹向的运动参数：
Figure BDA0002575905060000061
其中，sinTCθ0表示运动目标和杂波在慢时间向偏差量的sine函数值，v表示高超声速平台的速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的方法在运动目标提取之前，通过ESBA方法可以得到精确的运动目标垂直航迹向的运动参数，降低了运动目标垂直航迹向的运动参数估计的算法复杂度。
2、本发明方法可以实现高超声速平台前斜视多通道杂波抑制和运动目标提取。高超平台前斜视多通道回波信号可以通过快时间压缩，快时间走动矫正和慢时间向三阶CFT操作完成运动目标和杂波粗略聚焦。通过慢时间三阶CFT操作补偿了三阶相位误差影响，提高了杂波抑制操作的杂波抑制性能。
3、本发明方法通过精确的运动目标垂直航迹向的运动参数构造运动目标提取因子，并通过精确的运动目标提取因子完成运动目标的精确提取，有效的提高了信噪比。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施提供的一种基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法的流程图；
图2是本发明实施提供的一种的高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI系统几何构型的示意图；
图3是本发明实施提供的一种基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法杂波与运动目标初始位置示意图；
图4是本发明实施提供的一种基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法快时间频域-慢时间时域回波信号经过快时间压缩后的结果示意图；
图5是本发明实施提供的一种基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法快时间频域-慢时间时域回波信号经过快时间走动矫正后的结果示意图；
图6是本发明实施提供的一种基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法得到的运动目标和杂波粗略聚焦信号结果示意图；
图7是本发明实施提供的一种基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法经过杂波抑制得到的无模糊的运动目标结果示意图；
图8是本发明实施提供的一种基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法与传统SATP方法、CFT-Pro方法的垂直航迹向的运动参数估计误差对比图；
图9是本发明实施提供的一种基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法与传统SATP方法、CFT-Pro方法对运动目标和杂波粗略聚焦信号经过杂波抑制所得到的运动目标幅度对比图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法进行详细说明。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参见图1，图1是本发明实施提供的一种基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法的流程图。该杂波抑制方法包括：
步骤1：建立高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI几何构型，并得到雷达与运动目标的斜距历程以及目标初始回波信号。
步骤1具体包括：
1a)建立高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI系统几何构型。请参见图2，图2是本发明实施提供的一种的高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI系统几何构型的示意图。如图2所示，假设高超声速平台以恒定速度v沿X轴运动，高超声速平台距离地面的高度为H，Z轴指向地球中心的反方向，Y轴方向满足左手直角坐标系，θ0为斜视角(θ0＞45°)，
Figure BDA0002575905060000081
表示俯仰方向角，在前斜视几何构型下建立多通道SAR-GMTI信号模型。Wr为场景宽度，RB为场景中心到雷达的距离，R0为运动目标的最近斜距。将雷达天线划分为N个通道，每个通道中包含κ个天线子阵元，Dn表示参考通道和第n个通道的等效相位中心距离，其表达式为Dn＝(n-1)×κd，n＝1,2,…,N，其中，d表示相邻天线子阵元的间距，其取值一般为波长长度一半的整数倍。雷达波束照射区域中存在运动目标P，运动目标P的垂直航迹向和沿航迹向的运动参数分别用vx和vy'表示。tm表示慢时间，
Figure BDA0002575905060000091
表示快时间。
当所述高超声速平台飞行速度快且斜视角较大时，传统正测视SAR-MGTI几何构型中在快时间向补偿二阶相位误差的操作会降低后续杂波抑制操作的性能。因此，必须对雷达与运动目标斜距历程进行泰勒展开操作，令慢时间tm＝0，得到雷达与运动目标的斜距历程：
Figure BDA0002575905060000092
其中，Δtn≈Dn/v表示第n个接收信号通道相对于发射通道的快时间，Vr_rel＝Vsinθ0+vr表示运动目标相对高超声速平台的垂直航迹向的等效运动参数，Va_rel＝-Vcosθ0+va表示运动目标相对高超声速平台沿航迹向的等效运动参数。
1b)获得第n个通道接收运动目标的原始回波信号：
Figure BDA0002575905060000093
其中，σT表示运动目标在雷达照射下的散射截面积，ar(·)表示快时间截取因子，aa(·)表示慢时间截取因子，γ表示LFM(线性调频)雷达发射信号的调制频率，λ表示雷达发射信号的波长，c表示光的传播速度。
步骤2：对运动目标的原始回波信号进行快时间向FFT(fast Fourier transform，快速傅里叶变换)，得到快时间频域回波信号：
Figure BDA0002575905060000101
其中，fr为快时间频率，fc为信号载波频率，wr(·)为快时间频域截取因子。
将上述雷达与运动目标的斜距历程表达式代入所述快时间频域回波信号，可得快时间频域-慢时间时域回波信号：
Figure BDA0002575905060000102
步骤3：对所述快时间频域-慢时间时域回波信号依次进行快时间向匹配滤波、快时间走动矫正和慢时间维度三阶CFT(调频傅里叶变换)操作，得到快时间压缩-慢时间CFT域回波信号。
具体地，根据上述快时间频域-慢时间时域回波信号，得到第n个雷达天线接收通道的快时间走动补偿函数：
Figure BDA0002575905060000111
对上述快时间频域-慢时间时域回波信号分别乘以快时间脉压和快时间走动补偿函数，得到快时间包络对齐后的回波信号为：
Figure BDA0002575905060000112
二阶CFT操作可以对线性调频信号和二次相位项乘积进行普通的FT(傅里叶变换)，它本质是对多普勒谱进行脉冲压缩。在多普勒模糊的情况下，在方位向通过CFT操作可以得到无多普勒模糊的动目标回波信号。CFT操作对于任意线性调频信号s(ξ)可以表示为：
Figure BDA0002575905060000113
其中，t表示任意的时间，f是一个表示CFT频率的变量，γ为发射信号的斜率，f1为CFT频率谱的平移量，
Figure BDA0002575905060000114
为一个常数。
我们将二阶CFT变换推广到三阶CFT变换，三阶慢时间CFT变换表达式为：
Figure BDA0002575905060000121
CFT是在FT的基础上进行了改进，可以对雷达接收机接收到的回波信号进行压缩处理，可以解决回波信号中运动目标信号慢时间向频率谱折叠的问题。上式可以对回波信号同时完成慢时间向脉压和三阶相位误差补偿。
对快时间包络对齐后的回波信号经过三阶慢时间CFT变换处理，得到快时间压缩-慢时间CFT域回波信号：
Figure BDA0002575905060000122
其中，waz(·)为慢时间频率域截取因子，Gaz为运动目标在慢时间维度通过脉冲积累处理得到的信号幅度，fa为慢时间对应频域的频率，
Figure BDA0002575905060000123
步骤4：对所述快时间压缩-慢时间CFT域回波信号通过快时间逆FFT处理，得到第n个通道运动目标的粗聚焦信号：
Figure BDA0002575905060000131
其中，
Figure BDA0002575905060000132
表示由于运动目标垂直航迹向的运动参数导致的慢时间频域的频率中心的偏差量，Gr表示运动目标在快时间维度通过脉冲积累处理得到的信号幅度。
将运动目标垂直航迹向和沿航迹向的运动参数置零，即vr＝va＝0，可以得到背景杂波信号模型：
Figure BDA0002575905060000133
其中，PRF表示雷达发射机单位时间内发射脉冲的个数。
一般情况下，在雷达波束覆盖区域有大量的背景杂波，则雷达接收机第n个接收通道得到的背景杂波粗略聚焦信号可以表示为：
Figure BDA0002575905060000134
其中，σc,i表示雷达波束覆盖区域中第i个背景杂波的信号散射量，
Figure BDA0002575905060000141
tc,i表示第i个背景杂波的信号相对于雷达系统的合成孔径中心时刻时间，l表示运动目标的第l个区域。
步骤5：通过ESBA方法(基于子空间自适应合差波束的方法)得到运动目标垂直航迹向的运动参数。通过背景杂波和运动目标回波信号在距离快时间压缩-慢时间CFT域的频率谱关系，可以得知，通过测量运动目标和杂波频率谱偏移量sinTCθ0，就可以得到运动目标垂直航迹向的运动参数。
对于背景杂波和运动目标回波信号在距离快时间压缩-慢时间CFT域的频率谱，假设
Figure BDA0002575905060000142
点为运动目标可能存在区间
Figure BDA0002575905060000143
的中点，vr0＝vprf/2表示
Figure BDA0002575905060000144
点方向对应的运动目标垂直航迹向的运动参数，vprf＝λ/2PRF表示雷达系统第一盲速度。同时，和差波束方法所形成的波束中心均对准了
Figure BDA0002575905060000148
点。
基于特征子空间的权矩阵可以通过Capon准则进行求解：
Figure BDA0002575905060000149
其中，Ω0(fa)表示回波信号在特征子空间对应的权矩阵，
Figure BDA0002575905060000145
表示多通道回波信号在快时间时域-慢时间CFT域所产生的协方差矩阵，
Figure BDA0002575905060000146
表示快时间时域-慢时间CFT域多通道回波信号，E{·}表示对向量或举证进行求解平均值操作，
Figure BDA0002575905060000147
是一个列向量，[·]H表示对向量或举证进行共轭转置操作，[·]T表示对向量或举证进行转置操作。
提取因子矩阵表达式为：
Figure BDA0002575905060000151
其中，
Figure BDA0002575905060000152
表示运动目标在
Figure BDA0002575905060000153
点所对应的方向，
Figure BDA0002575905060000154
表示背景杂波在频率谱中的方向。
回波信号基于子空间的自适应权矩阵表达式为：
Figure BDA0002575905060000155
其中，[·]-1表示对一个向量或举证进行求逆操作。
假设雷达系统采集到的回波信号包含一个运动目标和P个具有较大后向反射系数的背景杂波，对上述回波信号的协方差矩阵
Figure BDA0002575905060000156
进行特征分解操作，将回波信号特征子空间划分为信号子空间和噪声子空间，将噪声子空间的分量全部置零，只保留信号子空间Vs＝[v1,v2,…,vP+1]。
从而得到和波束权矩阵：
Figure BDA0002575905060000157
信号特征子空间差波束权矩阵同样可以通过Capon准则进行求解：
Figure BDA0002575905060000158
其中，Im[·]表示对复数进行取虚部操作。
信号特征子空间中自适应差波束提取因子矩阵为：
Figure BDA0002575905060000159
其中，
Figure BDA00025759050600001510
sinΔθ0是一个表示斜视角sine函数值偏差量的常数，g∈R1×3是一个行向量，其表达式为g＝[ΛsinΔθ0 0 -ΛsinΔθ0]，Λ表示和波束与差波束比值曲线的斜率，通过拟合单脉冲和差波束虚部的比值获得。
从而得到回波信号自适应差波束权矩阵的表达式为：
Figure BDA0002575905060000161
运动目标实际位置T和
Figure BDA0002575905060000167
点存在的方向偏差量为：
Figure BDA0002575905060000162
其中，Re[·]表示对向量或矩阵中的复数取实部操作，
Figure BDA0002575905060000163
表示回波信号经过差通道后输出的差通道信号，
Figure BDA0002575905060000164
表示回波信号经过和通道后输出的和通道信号。
运动目标垂直航迹向的运动参数的表达式为：
Figure BDA0002575905060000165
其中，sinTCθ0表示运动目标和杂波在慢时间向偏差量的sine函数值。
步骤6：在运动目标垂直航迹向的运动参数未知的情况下，通常将垂直航迹向的运动参数设为雷达系统第一盲速度的一半，在杂波抑制过程中，提取出的运动目标信号能量损失较大。根据上述运动目标垂直航迹向的运动参数，可以得到第n个通道运动目标提取因子：
Figure BDA0002575905060000166
其中，PRF表示雷达发射机单位时间内发射脉冲的个数，D1表示参考通道和第1个通道的等效相位中心距离，DN表示参考通道和第N个通道的等效相位中心距离。
步骤7：运动目标和杂波粗聚焦信号乘以运动目标提取因子，得到无模糊的运动目标信号：
Figure BDA0002575905060000171
其中，
Figure BDA0002575905060000172
表示第l个运动目标区域的最优权。
经过CFT压缩后，得到无模糊的运动目标信号。
本发明方法进行杂波抑制所需要的天线通道个数为D1＝N+2，N表示天线通道数；对于传统的STAP方法，运动目标还存在模糊，杂波抑制所需要的天线通道个数为D2＝2N+1。因此，本发明方法在SAR-GMTI几何构型和系统参数相同的情况下，所需的天线通道个数减少了大约一半。
通过以下仿真试验对本发明实施例的杂波抑制方法的效果作进一步验证说明。
(一)仿真条件：
采用高超声速飞行器前斜视多通道SAR-GMTI几何构型进行仿真，仿真设置场景静止杂波为均匀排布的点阵，其沿航迹向和垂直航迹向的速度分别为-8m/s和14m/s，斜视角50度、平台高度30km、中心斜距60km。信杂比和信噪比分别为0dB和10dB，在场景中还设置了一个运动目标点，其在快时间和慢时间的坐标可以表示为(50m,50m)，并设置了25个背景杂波点，其在快时间和慢时间的坐标分别表示为：(-100m,-200m)、(-100m,-125m)、(-100m,0)、(-100m,125m)、(-100m,200m)、(-50m,-200m)、(-50m,-125m)、(-50m,0)、(-50m,125m)、(-50m,200m)、(0,-200m)、(0,-125m)、(0,0)、(0,125m)、(0,200m)、(50,-200m)、(50,-125m)、(50,0)、(50,125m)、(50,200m)、(100m,-200m)、(100m,-125m)、(100m,0)、(100m,125m)、(100m,200m)。
(二)仿真内容：
采用本发明方法对回波信号进行快时间压缩，参见图4，其中，横坐标表示慢时间采样单元，纵坐标表示快时间采样单元。采用本发明方法对快时间压缩后的回波信号进行快时间走动矫正，参见图5，其快时间向信号包络已经对齐。采用本发明方法通过三阶CFT变换补偿高阶相位影响，参见图6，运动目标和杂波粗略聚焦。采用本发明方法从回波信号中提取出无模糊的运动目标信号，参见图7。采用本发明方法与STAP、CFT-Pro方法(ImprovedChirp Fourier transform，改进的调频傅里叶变换方法，在CFT操作的基础上对垂直航迹向的速度进行了粗略估计)进行了垂直航迹向的速度估计误差，如图8所示。采用本发明方法与STAP和CFT-Pro方法在杂波抑制过程中所形成的天线波束对比，仿真结果如图9所示。
(三)仿真结果分析：
从图4和图5可以看出，经过快时间压缩和快时间走动矫正，回波信号已经完成包络对齐。从图6可以看出，本发明方法可以得到运动目标和杂波粗略聚焦结果。从图7可以看出，本发明方法可以提取出无模糊的运动目标信号，并且运动目标信号已经粗略聚焦到数个快时间和慢时间采样单元中。从图8可以看出，本发明方法相比于现有的STAP和CFT-Pro方法，垂直航迹向的运动参数估计误差较小。从图9可以看出，本发明方法在运动目标垂直航迹向的运动参数方向可以获得较高的幅度,其中，垂直长实线箭头表示运动目标垂直航迹向的运动参数方向。
综上所述，仿真实验验证了本发明的可行性和优越性。本发明的方法在运动目标提取之前，通过ESBA方法可以得到精确的运动目标垂直航迹向的运动参数，降低了运动目标垂直航迹向的运动参数估计的算法复杂度。本发明方法可以实现高超声速平台前斜视多通道杂波抑制和运动目标提取。高超平台前斜视多通道回波信号可以通过快时间压缩，快时间走动矫正和慢时间向三阶CFT操作完成运动目标和杂波粗略聚焦。通过慢时间三阶CFT操作补偿了三阶相位误差影响，提高了杂波抑制操作的杂波抑制性能。本发明方法通过精确的运动目标垂直航迹向的运动参数构造运动目标提取因子，并通过精确的运动目标提取因子完成运动目标的精确提取，有效的提高了信噪比。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：建立高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI几何模型，并得到雷达与运动目标斜距历程以及运动目标初始回波信号；
步骤2：对所述运动目标初始回波信号进行快时间向FFT操作，得到快时间频域回波信号，并且将所述雷达与运动目标斜距历程代入所述快时间频域回波信号得到快时间频域-慢时间时域回波信号；
步骤3：对所述快时间频域-慢时间时域回波信号依次进行快时间向匹配滤波、快时间走动矫正和方位向三阶CFT操作，得到快时间压缩-慢时间CFT域回波信号；
步骤4：对所述快时间压缩-慢时间CFT域回波信号进行快时间逆FFT操作，得到运动目标粗略聚焦信号和杂波粗略聚焦信号；
步骤5：确定所述快时间压缩-慢时间CFT域回波信号中运动目标信号垂直航迹向的运动参数；
步骤6：根据所述运动目标信号垂直航迹向的运动参数得到运动目标提取因子；
步骤7：根据所述运动目标提取因子对所述运动目标粗略聚焦信号和杂波粗略聚焦信号进行杂波抑制和运动目标提取操作，得到无模糊运动目标信号。
2.根据权利要求1所述的基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤1包括：
1a)：建立高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI几何模型，并得到雷达与运动目标斜距历程，所述雷达与运动目标斜距历程为：
Figure FDA0002575905050000021
其中，R0为高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI系统几何构型中运动目标的最近斜距，tm表示慢时间，Δtn≈Dn/v表示第n个接收信号通道相对于发射通道的快时间，Vr_rel＝Vsinθ0+vr表示运动目标相对高超声速平台的垂直航迹向的等效运动参数，Va_rel＝-Vcosθ0+va表示运动目标相对高超声速平台沿航迹向的等效运动参数；
1b)：获得第n个通道接收运动目标的原始回波信号：
Figure FDA0002575905050000022
其中，σT表示运动目标在雷达照射下的散射截面积，ar(·)表示快时间截取因子，aa(·)表示慢时间截取因子，γ表示LFM(线性调频)雷达发射信号的调制频率，λ表示雷达发射信号的波长，c表示光的传播速度，
Figure FDA0002575905050000023
表示快时间。
3.根据权利要求2所述的基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤2包括：
2a)：对运动目标的原始回波信号进行快时间向FFT，得到快时间频域回波信号：
Figure FDA0002575905050000031
其中，fr为快时间频率，fc为信号载波频率，wr(·)为快时间频域截取因子；
2b)将所述雷达与运动目标的斜距历程表达式代入所述快时间频域回波信号的表达式，得到快时间频域-慢时间时域回波信号：
Figure FDA0002575905050000032
其中，Dn表示参考通道和第n个通道的等效相位中心距离，v表示高超声速平台的速度。
4.根据权利要求1所述的基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤3包括：
3a)：根据所述快时间频域-慢时间时域回波信号，得到第n个雷达天线接收通道的快时间走动补偿函数；
3b)：对所述快时间频域-慢时间时域回波信号分别乘以快时间脉压和所述快时间走动补偿函数，得到快时间包络对齐后的回波信号；
3c)：对所述快时间包络对齐后的回波信号经过三阶慢时间CFT变换处理，得到快时间压缩-慢时间CFT域回波信号。
5.根据权利要求1所述的基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤4包括：
4a)：对所述快时间压缩-慢时间CFT域回波信号通过快时间逆FFT处理，得到第n个通道运动目标的粗聚焦信号；
4b)：将运动目标垂直航迹向和沿航迹向的运动参数置零，得到背景杂波信号模型；
4c)：根据所述背景杂波信号模型获得背景杂波粗略聚焦信号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于高超声速平台的前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤5包括：
通过基于子空间自适应合差波束的方法得到运动目标垂直航迹向的运动参数：
Figure FDA0002575905050000041
其中，sinTCθ0表示运动目标和杂波在慢时间向偏差量的sine函数值，v表示高超声速平台的速度。
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