CN112946650B - 一站固定双站低频超宽带sar运动目标检测与成像方法 - Google Patents

一站固定双站低频超宽带sar运动目标检测与成像方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112946650B
CN112946650B CN202110406679.4A CN202110406679A CN112946650B CN 112946650 B CN112946650 B CN 112946650B CN 202110406679 A CN202110406679 A CN 202110406679A CN 112946650 B CN112946650 B CN 112946650B
Authority
CN
China
Prior art keywords
station
channel
distance
target
moving
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
CN202110406679.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112946650A (zh
Inventor
谢洪途
梁康
王国倩
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.)
Sun Yat Sen University
Original Assignee
Sun Yat Sen University
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 Sun Yat Sen University filed Critical Sun Yat Sen University
Priority to CN202110406679.4A priority Critical patent/CN112946650B/zh
Publication of CN112946650A publication Critical patent/CN112946650A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112946650B publication Critical patent/CN112946650B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904SAR modes
    • G01S13/9058Bistatic or multistatic SAR

Landscapes

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

Abstract

本发明提供一种一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,该方法采用多通道静止目标杂波抑制方法对运动目标进行检测、采用频域成像方法对静止目标杂波抑制后的回波信号进行成像处理,能够有效的抑制静止目标杂波并具有很高的成像效率;一站固定双站低频超宽带SAR结构相对简单,由于发射站固定,当不同通道运动到参考通道先前位置时等效相位中心没有发生偏移,因此不需要对各通道回波信号做相位补偿处理,使得方法更加简单。

Description

一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法
技术领域
本发明涉及雷达技术领域,更具体地,涉及一种一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法。
背景技术
当前,现代化战场是一个信息化战场,对战场信息掌握得越多,则对局势的把握和做出的决策就能更加准确。在现代战争中,作战双方越来越重视对己方军事目标的隐蔽,同时我国边境地理形势复杂、很多区域丛林密布,常规雷达系统难以对丛林中的隐蔽目标进行有效地探测和侦察。因此,对隐蔽目标探测技术的研究能为我国丛林探测侦察装备的研制提供重要的理论和技术支持,能在作战时提供丰富的丛林隐蔽地面目标信息,具有重要的军事意义。
然而,在实际作战中,仅仅获取地面静止目标信息已经不能满足战场的需求,为了及时发现敌方军事意图以便于对我方的军事部署做出调整,对战场中运动目标信息(如坦克、装甲车、运输车以及作战人员等)的侦察显得越来越重要。相对于隐蔽地面静止目标而言,隐蔽地面运动目标具有较为复杂的运动状态,因此对丛林环境下的隐蔽地面运动目标进行检测和成像面临着更为严峻挑战。
低频超宽带合成孔径雷达(SAR)由于工作频率较低、波长较长,因此具有良好的叶簇穿透探测性能和高分辨成像能力,适用于对隐蔽目标的探测和侦察。目前,国内外对低频超宽带SAR系统的研制主要集中于单站模式,而对双站低频超宽带SAR系统的研制较少。双站低频超宽带SAR结合了双站SAR和低频超宽带SAR的优势,具备了较高安全性和较强抗干扰能力,同时也具有探测距离大、合成孔径较短、对隐蔽(运动)目标探测侦察能力强的特点,能够满足对战场隐蔽目标高分辨率探测与侦察的需求。
但是,现有的双站低频超宽带SAR基本是针对静止目标设计的,在作战时虽然也能够提供丰富的地面信息,但是却不能对运动目标进行有效地成像。由于运动目标存在复杂的运动状态,因此对运动目标的检测与成像的难度更大,如对运动目标进行检测时怎样有效消除静止目标杂波、如何校正由于目标运动而产生的更加复杂的距离徙动等。
目前,现有的运动目标检测方法大致可分为两大类:第一大类是根据运动目标回波信号的特性来描述,这类方法主要应用在单通道SAR系统中;第二大类方法是从杂波抑制的角度考虑的,这类方法主要应用在多通道SAR系统中。单通道SAR系统抑制静止杂波的方法一般为采用滤波器滤波(如频域滤波),原理较为简单且易于实现。但是,单通道SAR系统主要存在几点不足:(1)对于淹没在主瓣杂波谱内的慢速运动目标不易检测;(2)要求脉冲重复频率(PRF)较高;(3)不能精确地确定运动目标方位向位置。而现有的多通道静止杂波抑制方法(如双通道的相位中心偏置天线技术、三通道的空时自适应处理等)仅适用于接收机和发射机均在运动情况下的单站模式或者平飞/顺飞双站模式等,而对于一站固定模式的双站低频超带宽SAR并不能直接应用。
多通道静止杂波抑制方法不仅可以克服单通道的不足,而且多通道能接收更多的回波信息,得到的成像结果精度更高。单站模式或平飞/顺飞双站模式由于接收机、发射机均在运动,因此在应用多通道回波信息进行静止目标杂波抑制时需要对多个信号的相位中心进行校正。而一站固定双站低频超带宽SAR中由于存在固定站(接收机或发射机),所以不需要对信号的相位中心进行校正。
发明内容
本发明提供一种一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,该方法可克服现有单站SAR或双站SAR的多通道静止目标杂波抑制方法不能直接应用于一站固定双站低频超宽带SAR静止目标杂波抑制的处理问题。
为了达到上述技术效果,本发明的技术方案如下:
一种一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,包括以下步骤:
S1:场景回波信号仿真;
S2:多通道静止目标杂波信号抑制;
S3:运动目标频域成像处理。
进一步地,所述步骤S1的过程是:
利用静止目标回波信号模型生成场景静止目标回波信号,为每个运动目标设置不同运动参数并根据回波信号模型生成场景运动目标回波信号,将静止目标回波信号与运动目标回波信号相融合叠加,得到包含静止目标与运动目标的场景回波信号。
进一步地,所述步骤S1的具体过程是:
设双站低频超带宽SAR系统发射的信号为:
f(τ)=exp(j2πfcτ)exp(jπKrτ2)
则发射信号经过场景中的运动目标P后,到达接收天线的回波信号为:
其中τ为快时间,σ(x,y)为运动目标P的散射系数,ω(t)为双基地SAR天线方向图,c为光速;上式中,第一项为脉间方位向多普勒相位信号;第二项为脉内距离向线性调频信号。
进一步地,步骤S1中,已知双站低频超宽带SAR的信号中心频率为fc,脉冲重复频率为prf,带宽为B,信号调频率为Kr,设直角坐标系原点为地面上与慢时间t=0时刻运动站参考通道垂直的点,坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴,运动站以速度V沿着X轴运动,则运动站在慢时间t=0时刻的位置为(0,0,HM),在慢时间t时刻的位置为(Vt,0,HM),设固定站的坐标为(0,YS,HS),P为成像场景中的任意运动目标,设其在慢时间t=0时刻的位置为(x,y,0),速度为v,其在方位向和距离向的速度分量分别为vx和vy,则其在t时刻的位置为(x+vxt,y+vyt,0),在慢时间t时刻,运动目标P到发射机与接收机的距离分别为RS(t)和RM(t),则运动目标P到发射机与接收机的双站距离历程之和Rb(t)为:
进一步地,所述步骤S2中,对场景回波信号进行距离压缩,对距离压缩后的回波信号进行方位向FFT变换,方位向多普勒的旁瓣水平会受到天线方向图的限制;如果旁瓣水平较高,杂波会掩盖运动目标回波的主瓣频谱,从而引起弱运动目标的检测能力下降,通过在方位向傅里叶变换之前,进行频域加窗处理,从而抑制旁瓣,但是加窗同时会造成多普勒谱展宽,使得最小可检测速度增大,为此进行对回波数据进行距离压缩时加Kaiser窗处理来抑制旁瓣并使压缩脉冲的主瓣能量最大,加窗和距离压缩的过程为:
s1(τ,t)=IFFTr{FFTr{s(τ,t)}·Hr(fτ)}
其中,Wk(fτ)为频域中的Kaiser窗,β是可调整的平滑系数,I0是标准的零阶贝塞尔函数,Hr(fτ)表示加Kaiser窗后的距离向频域匹配滤波函数,FFTr/IFFTr表示距离向快速傅里叶变换/逆变换。
进一步地,所述步骤S2中,对于带有双通道的一站固定双站低频超宽带SAR系统,设其前一通道即通道1为参考通道,两个通道在t1时刻接收回波信号时,通道1的接收相位中心在O1处,后一通道即通道2的接收相位中心在O2处;则在发射平台发射m个脉冲之后的t2时刻,通道2的接收相位中心来到了t1时刻通道1的接收相位中心O1处;对于静目标而言,由于发射站静止,当通道2运动到原来通道1的位置时,通道2接收到的回波信号与t1时刻通道1接收到的回波信号是相同的;而对于运动目标,由于其存在距离向和方位向的速度,发射机发射m个脉冲之后运动目标的位置已经发生了变化,所以通道1和通道2接收到的动目标信息是不同的;将两个通道接收到的回波相减,即可消除静止目标杂波信号,而不会消除运动目标信号。
进一步地,所述步骤S2中,由于射机发射m个脉冲之后的t2时刻,通道2的接收相位中心来到了t1时刻通道1的接收相位中心O1处,因此可知两接收通道之间的距离关系需满足的条件为:
其中m为正整数,则t2=t1+d/V;
将距离压缩后的回波信号幅度用A1表示,并进行距离向快速傅里叶变换处理,信号变为:
则通道1在t1时刻和通道2在t2时刻接收到的信号分别为:
在上面两式中,若目标静止则Rb(t1)=Rb(t2),所以S1(fτ,t1)=S2(fτ,t2),将通道2回波信号作差后可完全消除。
进一步地,所述步骤S2中,对于运动目标,运动目标的运动距离远远小于其到固定站和运动站的距离,故有RS(t2)≈RS(t1),则Rb(t2)可用Rb(t1)表示为:
将通道2的回波信号做延时处理Δt=d/V,再将两通道的信号作差得到消除静止目标的回波信号:
进一步地,所述步骤S3的过程是:
1)、对运动目标的双站距离历程Rb(t)在t=0处进行泰勒展开并忽略三次及以上的高次项;
2)、将抑制静止目标杂波后的回波信号进行一阶keystone变换,完成距离走动校正;然后再将距离走动校正后的回波相位沿着距离频率进行泰勒展开,利用相位相乘完成残余的距离弯曲校正;
3)、将回波信号变换到距离时域和方位频域,在方位频域对信号进行相位相乘处理消除信号的指数项,再将信号转换回距离时域和方位时域,即可得到运动目标的成像结果。
进一步地,一站固定双站低频超宽带SAR系统中,将发射机作为固定站、接收机作为运动站,各接收通道之间的间距应满足一定条件使得各通道在接收发射脉冲信号时每一通道到相同目标的距离历程相等。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果是:
本发明采用多通道静止目标杂波抑制方法对运动目标进行检测、采用频域成像方法对静止目标杂波抑制后的回波信号进行成像处理,能够有效的抑制静止目标杂波并具有很高的成像效率;一站固定双站低频超宽带SAR结构相对简单,由于发射站固定,当不同通道运动到参考通道先前位置时等效相位中心没有发生偏移,因此不需要对各通道回波信号做相位补偿处理,使得方法更加简单。
附图说明
图1为本发明方法流程图;
图2为本发明中成像场景目标分布;
图3为各通道距离压缩后及消除静止杂波后的信号;
图4为本发明获得的运动目标成像结果及未消除静止目标的回波成像。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;
对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
已知双站低频超宽带SAR的信号中心频率为fc,脉冲重复频率为prf,带宽为B,信号调频率为Kr,设直角坐标系原点为地面上与慢时间t=0时刻运动站参考通道垂直的点,坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴,运动站以速度V沿着X轴运动,则运动站在慢时间t=0时刻的位置为(0,0,HM),在慢时间t时刻的位置为(Vt,0,HM),设固定站的坐标为(0,YS,HS),P为成像场景中的任意运动目标,设其在慢时间t=0时刻的位置为(x,y,0),速度为v,其在方位向和距离向的速度分量分别为vx和vy,则其在t时刻的位置为(x+vxt,y+vyt,0),在慢时间t时刻,运动目标P到发射机与接收机的距离分别为RS(t)和RM(t),则运动目标P到发射机与接收机的双站距离历程之和Rb(t)为:
该一站固定双站低频超宽带SAR系统中,将发射机作为固定站、接收机作为运动站,各接收通道之间的间距应满足一定条件使得各通道在接收发射脉冲信号时每一通道到相同目标的距离历程相等。
如图1所示,一种一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,包括以下步骤:
S1:场景回波信号仿真;
S2:多通道静止目标杂波信号抑制;
S3:运动目标频域成像处理。
利用静止目标回波信号模型生成场景静止目标回波信号,为每个运动目标设置不同运动参数并根据回波信号模型生成场景运动目标回波信号,将静止目标回波信号与运动目标回波信号相融合叠加,得到包含静止目标与运动目标的场景回波信号:
设双站低频超带宽SAR系统发射的信号为:
f(τ)=exp(j2πfcτ)exp(jπKrτ2)
则发射信号经过场景中的运动目标P后,到达接收天线的回波信号为:
其中τ为快时间,σ(x,y)为运动目标P的散射系数,ω(t)为双基地SAR天线方向图,c为光速;上式中,第一项为脉间方位向多普勒相位信号;第二项为脉内距离向线性调频信号。
步骤S2中,对场景回波信号进行距离压缩,对距离压缩后的回波信号进行方位向FFT变换,方位向多普勒的旁瓣水平会受到天线方向图的限制;如果旁瓣水平较高,杂波会掩盖运动目标回波的主瓣频谱,从而引起弱运动目标的检测能力下降,通过在方位向傅里叶变换之前,进行频域加窗处理,从而抑制旁瓣,但是加窗同时会造成多普勒谱展宽,使得最小可检测速度增大,为此进行对回波数据进行距离压缩时加Kaiser窗处理来抑制旁瓣并使压缩脉冲的主瓣能量最大,加窗和距离压缩的过程为:
s1(τ,t)=IFFTr{FFTr{s(τ,t)}·Hr(fτ)}
其中,Wk(fτ)为频域中的Kaiser窗,β是可调整的平滑系数,I0是标准的零阶贝塞尔函数,Hr(fτ)表示加Kaiser窗后的距离向频域匹配滤波函数,FFTr/IFFTr表示距离向快速傅里叶变换/逆变换。
步骤S2中,对于带有双通道的一站固定双站低频超宽带SAR系统,设其前一通道即通道1为参考通道,两个通道在t1时刻接收回波信号时,通道1的接收相位中心在O1处,后一通道即通道2的接收相位中心在O2处;则在发射平台发射m个脉冲之后的t2时刻,通道2的接收相位中心来到了t1时刻通道1的接收相位中心O1处;对于静目标而言,由于发射站静止,当通道2运动到原来通道1的位置时,通道2接收到的回波信号与t1时刻通道1接收到的回波信号是相同的;而对于运动目标,由于其存在距离向和方位向的速度,发射机发射m个脉冲之后运动目标的位置已经发生了变化,所以通道1和通道2接收到的动目标信息是不同的;将两个通道接收到的回波相减,即可消除静止目标杂波信号,而不会消除运动目标信号。
步骤S2中,由于射机发射m个脉冲之后的t2时刻,通道2的接收相位中心来到了t1时刻通道1的接收相位中心O1处,因此可知两接收通道之间的距离关系需满足的条件为:
其中m为正整数,则t2=t1+d/V;
将距离压缩后的回波信号幅度用A1表示,并进行距离向快速傅里叶变换处理,信号变为:
则通道1在t1时刻和通道2在t2时刻接收到的信号分别为:
在上面两式中,若目标静止则Rb(t1)=Rb(t2),所以S1(fτ,t1)=S2(fτ,t2),将通道2回波信号作差后可完全消除,而不会消除运动目标信号,对于运动目标,运动目标的运动距离远远小于其到固定站和运动站的距离,故有RS(t2)≈RS(t1),则Rb(t2)可用Rb(t1)表示为:
将通道2的回波信号做延时处理Δt=d/V,再将两通道的信号作差得到消除静止目标的回波信号:
步骤S3的过程是:
1)、对运动目标的双站距离历程Rb(t)在t=0处进行泰勒展开并忽略三次及以上的高次项;
2)、将抑制静止目标杂波后的回波信号进行一阶keystone变换,完成距离走动校正;然后再将距离走动校正后的回波相位沿着距离频率进行泰勒展开,利用相位相乘完成残余的距离弯曲校正;
3)、将回波信号变换到距离时域和方位频域,在方位频域对信号进行相位相乘处理消除信号的指数项,再将信号转换回距离时域和方位时域,即可得到运动目标的成像结果。
通过仿真实验,对本发明一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法进行了验证,理论分析和仿真实验结果证明了本发明的有效性。仿真系统的参数如下表:
表1系统参数表
参数 参数
中心频率 750MHz 信号带宽 200MHz
采样频率 205MHz 脉冲宽度 1us
脉冲重复频率 100Hz 双通道间距 2m
发射机理想高度 100m 接收机理想速度(高度) 100m/s(200m)
本发明中成像场景目标分布如图2所示。场景设置及目标布置如下:成像场景大小为200m×400m(距离向×方位向),在成像场景内共设置了9个点目标,并依次编号为A~I,它们排列成一个3行3列的阵列,其中点目标E位于成像场景中心。目标原始的距离向间距为30m,方位向间距为30m。各点目标的速度设置如表2所示所示,其中A、C、G和I四个点目标为静止目标,其余为运动目标。
表2各点目标的速度
A B C D E F G H I
距离向(m/s) 0 7 0 -2 6 -4 0 3 0
方位向(m/s) 0 1 0 5 6 -4 0 -2 0
图3是本发明利用双通道接收的回波和抑制静止目标杂波后的结果。其中水平方向为方位向(单位:米),垂直方向为距离向(单位:米)。图3(a)和(b)分别为通道1和通道2回波信号距离压缩后的结果,图3(c)为将图3(a)和(b)的数据做差处理(抑制静止目标杂波)后的结果。由图3(a)和(b)可看出,双通道的回波信号基本相同,对比图3(c)可知,对双通道回波做差处理后静止目标信号完全消除而运动目标信号能够保留下来,并且抑制静止目标杂波后得到的运动目标回波信号图像与各通道中未抑制静止目标杂波的运动目标回波信号基本相同。因此,由图3可知,利用本发明的方法能够有效的抑制静止目标杂波信号而保留较为完整的运动目标回波信号。
图4是本发明获得的成像结果,其中图4(a)是对抑制静止目标杂波信号后的回波信号进行成像处理的结果,图4(b)为对未抑制静止目标杂波信号的回波信号(通道1接收的信号)进行成像处理的结果。由图4可知,成像场景中所有点目标均实现了良好的聚焦,说明频域成像方法能有效地对抑制静止目标后的回波信号进行成像,同时对未抑制静止目标杂波的回波信号也可有效地进行成像。在成像效率方法,在相同的仿真条件下测量了生成图4(a)和图(b)所用的时间以及原始BP算法对9个静止目标成像所用的时间,分别为1.484s、1.563s和13.078s,说明频域成像方法效率很高。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件;
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:场景回波信号仿真;步骤S1中,已知双站低频超宽带SAR的信号中心频率为fc,脉冲重复频率为prf,带宽为B,信号调频率为Kr,设直角坐标系原点为地面上与慢时间t=0时刻运动站参考通道垂直的点,坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴,运动站以速度V沿着X轴运动,则运动站在慢时间t=0时刻的位置为(0,0,HM),在慢时间t时刻的位置为(Vt,0,HM),设固定站的坐标为(0,YS,HS),P为成像场景中的任意运动目标,设其在慢时间t=0时刻的位置为(x,y,0),速度为v,其在方位向和距离向的速度分量分别为vx和vy,则其在t时刻的位置为(x+vxt,y+vyt,0),在慢时间t时刻,运动目标P到发射机与接收机的距离分别为RS(t)和RM(t),则运动目标P到发射机与接收机的双站距离历程之和Rb(t)为:
S2:多通道静止目标杂波信号抑制;所述步骤S2中,对场景回波信号进行距离压缩,对距离压缩后的回波信号进行方位向FFT变换,方位向多普勒的旁瓣水平会受到天线方向图的限制;如果旁瓣水平较高,杂波会掩盖运动目标回波的主瓣频谱,从而引起弱运动目标的检测能力下降,通过在方位向傅里叶变换之前,进行频域加窗处理,从而抑制旁瓣,但是加窗同时会造成多普勒谱展宽,使得最小可检测速度增大,为此进行对回波数据进行距离压缩时加Kaiser窗处理来抑制旁瓣并使压缩脉冲的主瓣能量最大,加窗和距离压缩的过程为:
s1(τ,t)=IFFTr{FFTr{s(τ,t)}·Hr(fτ)}
其中,Wk(fτ)为频域中的Kaiser窗,β是可调整的平滑系数,I0是标准的零阶贝塞尔函数,Hr(fτ)表示加Kaiser窗后的距离向频域匹配滤波函数,FFTr/IFFTr表示距离向快速傅里叶变换/逆变换;
对于带有双通道的一站固定双站低频超宽带SAR系统,设其前一通道即通道1为参考通道,两个通道在t1时刻接收回波信号时,通道1的接收相位中心在O1处,后一通道即通道2的接收相位中心在O2处;则在发射平台发射m个脉冲之后的t2时刻,通道2的接收相位中心来到了t1时刻通道1的接收相位中心O1处;对于静目标而言,由于发射站静止,当通道2运动到原来通道1的位置时,通道2接收到的回波信号与t1时刻通道1接收到的回波信号是相同的;而对于运动目标,由于其存在距离向和方位向的速度,发射机发射m个脉冲之后运动目标的位置已经发生了变化,所以通道1和通道2接收到的动目标信息是不同的;将两个通道接收到的回波相减,即可消除静止目标杂波信号,而不会消除运动目标信号;
由于发射机发射m个脉冲之后的t2时刻,通道2的接收相位中心来到了t1时刻通道1的接收相位中心O1处,因此可知两接收通道之间的距离关系需满足的条件为:
其中m为正整数,则t2=t1+d/V;
将距离压缩后的回波信号幅度用A1表示,并进行距离向快速傅里叶变换处理,信号变为:
则通道1在t1时刻和通道2在t2时刻接收到的信号分别为:
在上面两式中,若目标静止则Rb(t1)=Rb(t2),所以S1(fτ,t1)=S2(fτ,t2),将通道2回波信号作差后可完全消除;
S3:运动目标频域成像处理。
2.根据权利要求1所述的一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,其特征在于,所述步骤S1的过程是:
利用静止目标回波信号模型生成场景静止目标回波信号,为每个运动目标设置不同运动参数并根据回波信号模型生成场景运动目标回波信号,将静止目标回波信号与运动目标回波信号相融合叠加,得到包含静止目标与运动目标的场景回波信号。
3.根据权利要求2所述的一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,其特征在于,所述步骤S1的具体过程是:
设双站低频超带宽SAR系统发射的信号为:
f(τ)=exp(j2πfcτ)exp(jπKrτ2)
则发射信号经过场景中的运动目标P后,到达接收天线的回波信号为:
其中τ为快时间,σ(x,y)为运动目标P的散射系数,ω(t)为双基地SAR天线方向图,c为光速;上式中,第一项为脉间方位向多普勒相位信号;第二项为脉内距离向线性调频信号。
4.根据权利要求3所述的一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,其特征在于,所述步骤S2中,对于运动目标,其运动距离远远小于其到固定站和运动站的距离,故有RS(t2)≈RS(t1),则Rb(t2)用Rb(t1)表示为:
将通道2的回波信号做延时处理Δt=d/V,再将两通道的信号作差得到消除静止目标的回波信号:
5.根据权利要求4所述的一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,其特征在于,所述步骤S3的过程是:
1)、对运动目标的双站距离历程Rb(t)在t=0处进行泰勒展开并忽略三次及以上的高次项;
2)、将抑制静止目标杂波后的回波信号进行一阶keystone变换,完成距离走动校正;然后再将距离走动校正后的回波相位沿着距离频率进行泰勒展开,利用相位相乘完成残余的距离弯曲校正;
3)、将回波信号变换到距离时域和方位频域,在方位频域对信号进行相位相乘处理消除信号的指数项,再将信号转换回距离时域和方位时域,即可得到运动目标的成像结果。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一站固定双站低频超宽带SAR运动目标检测与成像方法,其特征在于,一站固定双站低频超宽带SAR系统中,将发射机作为固定站、接收机作为运动站,各接收通道之间的间距应满足一定条件使得各通道在接收发射脉冲信号时每一通道到相同目标的距离历程相等。
CN202110406679.4A 2021-04-15 2021-04-15 一站固定双站低频超宽带sar运动目标检测与成像方法 Active CN112946650B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110406679.4A CN112946650B (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一站固定双站低频超宽带sar运动目标检测与成像方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110406679.4A CN112946650B (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一站固定双站低频超宽带sar运动目标检测与成像方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112946650A CN112946650A (zh) 2021-06-11
CN112946650B true CN112946650B (zh) 2023-08-15

Family

ID=76232645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110406679.4A Active CN112946650B (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一站固定双站低频超宽带sar运动目标检测与成像方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112946650B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117595943B (zh) * 2024-01-17 2024-05-14 之江实验室 一种目标特征频点快速回溯分析方法、系统、设备及介质

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5122803A (en) * 1991-11-06 1992-06-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Moving target imaging synthetic aperture radar
US6400306B1 (en) * 1999-12-17 2002-06-04 Sicom Systems, Ltd Multi-channel moving target radar detection and imaging apparatus and method
CN103744068A (zh) * 2014-01-21 2014-04-23 西安电子科技大学 双通道调频连续波sar系统的动目标检测成像方法
CN104407349A (zh) * 2014-12-08 2015-03-11 中国人民解放军国防科学技术大学 一站固定式双站低频超宽带sar的频域成像方法
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
CN106443671A (zh) * 2016-08-30 2017-02-22 西安电子科技大学 基于调频连续波的sar雷达动目标检测与成像方法
CN106772376A (zh) * 2017-01-09 2017-05-31 北京航空航天大学 基于改进的rda进行合成孔径雷达图像目标旁瓣抑制的方法
CN106872954A (zh) * 2017-01-23 2017-06-20 西安电子科技大学 一种高超声速平台杂波抑制和运动目标成像方法
CN107728117A (zh) * 2017-09-21 2018-02-23 电子科技大学 机载双基地sar一发两收杂波抑制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5122803A (en) * 1991-11-06 1992-06-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Moving target imaging synthetic aperture radar
US6400306B1 (en) * 1999-12-17 2002-06-04 Sicom Systems, Ltd Multi-channel moving target radar detection and imaging apparatus and method
CN103744068A (zh) * 2014-01-21 2014-04-23 西安电子科技大学 双通道调频连续波sar系统的动目标检测成像方法
CN104407349A (zh) * 2014-12-08 2015-03-11 中国人民解放军国防科学技术大学 一站固定式双站低频超宽带sar的频域成像方法
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
CN106443671A (zh) * 2016-08-30 2017-02-22 西安电子科技大学 基于调频连续波的sar雷达动目标检测与成像方法
CN106772376A (zh) * 2017-01-09 2017-05-31 北京航空航天大学 基于改进的rda进行合成孔径雷达图像目标旁瓣抑制的方法
CN106872954A (zh) * 2017-01-23 2017-06-20 西安电子科技大学 一种高超声速平台杂波抑制和运动目标成像方法
CN107728117A (zh) * 2017-09-21 2018-02-23 电子科技大学 机载双基地sar一发两收杂波抑制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
One-stationary bistatic forward-looking SAR for moving target detection and imaging with a linear antenna array;Zhongyu Li等;《2014 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium》;第3957-3960页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112946650A (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110412559B (zh) 分布式无人机mimo雷达的非相参融合目标检测方法
CN106093870B (zh) 高超声速飞行器下降段的sar-gmti杂波抑制方法
CN102608597B (zh) 基于非完全数据解卷积的实孔径前视成像方法
CN105182300B (zh) 天基外辐射源雷达的地杂波干扰实时抑制方法
CN102721947B (zh) 机载数字阵列雷达高效三维空时自适应杂波抑制方法
CN105891828B (zh) 一种机载cssar雷达动目标的检测方法
CN107728117B (zh) 机载双基地sar一发两收杂波抑制方法
CN105445704B (zh) 一种sar图像中的雷达动目标抑制方法
CN104914415A (zh) 基于目标距离像模板匹配的单脉冲雷达相干干扰方法
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
CN109765529B (zh) 一种基于数字波束形成的毫米波雷达抗干扰方法及系统
CN109471083A (zh) 基于空时级联的机载外辐射源雷达杂波抑制方法
CN113253230B (zh) 基于子孔径处理的天基预警雷达空中动目标检测方法及系统
CN113238225B (zh) 一种用于动目标检测的雷达
CN109655819B (zh) 一种基于实孔径多普勒波束锐化的杂波抑制三维成像方法
CN103064084A (zh) 基于距离频域的解模糊方法
CN107271997A (zh) 机载多通道cssar地面运动目标运动参数估计方法
CN111175731A (zh) 一种多雷达目标单机无源定位方法
CN110824473B (zh) 一种基于子空间的高分辨宽测绘带sar-gmti杂波抑制方法
CN112946650B (zh) 一站固定双站低频超宽带sar运动目标检测与成像方法
CN106291547B (zh) 基于天线方向图辅助的多普勒模糊分量自适应抑制方法
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
CN111965642A (zh) 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
CN111707996A (zh) 基于改进grft-stap的geo星机sar动目标检测方法
CN107271996B (zh) 一种机载cssar地面运动目标成像方法

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