機載SAR運動補償和窄帶干擾抑制及其單通道GMTI的研究.pdf

1、經(jīng)過五十多年的發(fā)展，合成孔徑雷達（SAR）成像的理論和基本算法已經(jīng)逐漸完善。但是隨著合成孔徑雷達在軍事和民用方面日益廣泛地應用，SAR成像將面臨許多新的問題和挑戰(zhàn)。雷達平臺的運動誤差將造成SAR成像的困難，并導致SAR圖像散焦，特別在機載SAR慣導有限的情況下，研究基于回波數(shù)據(jù)的運動補償對國內的機載SAR成像有著重要的意義。同時，由于窄帶干擾的存在會明顯地降低SAR圖像的信干比，研究有效的窄帶干擾檢測與抑制算法可以顯著地提高SAR圖像的

2、質量。此外，場景中的運動目標會在SAR圖像中散焦或移位，如何對地面運動目標進行檢測和精確成像是SAR領域的研究熱點。本文以提高SAR圖像質量為宗旨，緊密結合工程應用，利用概念分析、理論推導和數(shù)據(jù)驗證等手段對機載SAR運動補償、窄帶干擾抑制和SAR地面運動目標成像三個方面進行深入地研究?，F(xiàn)將本文的主要工作概括如下： 1、詳細地闡述了距離—多普勒（R—D）和線頻變標（CS）兩種有效的成像算法。該R—D算法為時域距離走動校正頻域彎曲校

3、正的R—D算法，它不僅適應于正側視SAR成像，而且適應于大斜視SAR成像。而CS算法則可應用于高分辨率正側視或小斜視SAR成像。 2、系統(tǒng)地研究了機載SAR的運動補償。從SAR成像幾何模型和經(jīng)驗公式出發(fā)，分析了機載SAR系統(tǒng)對運動誤差的控制要求。在SAR系統(tǒng)運動誤差分析的基礎上提出了一種有效的機載SAR運動補償方案，即利用兩維天線伺服系統(tǒng)來補償載機的轉動誤差，從回波數(shù)據(jù)的瞬時多普勒調頻率中估計得到平動誤差，并且利用其對數(shù)據(jù)包絡和

4、相位的校正來實現(xiàn)平動誤差補償。 3、提出一種適用于大斜視SAR的運動補償方法。該方法從大斜視SAR成像的幾何模型出發(fā)，分析并推導了大斜視SAR的運動誤差與多普勒參數(shù)的關系。同時，利用瞬時多普勒調頻率和部分載機慣導參數(shù)通過偽逆求解估計出運動誤差的空間分量，然后根據(jù)所得到的運動誤差對數(shù)據(jù)進行有效的運動補償。 4、系統(tǒng)地研究了SAR窄帶干擾特性，提出基于特征子空間濾波的窄帶干擾抑制方法。該方法屬于非參數(shù)化方法，它在頻域對窄帶干

5、擾進行簡單的定性識別，在時域通過特征子空間分析把干擾數(shù)據(jù)和有用數(shù)據(jù)投影到不同子空間，并通過特征子空間濾波有效地抑制窄帶干擾。 5、提出基于改進的最小均方（ILMS）算法的參數(shù)化窄帶干擾抑制方法。該方法通過Pisarenko諧波分析較精確地確定窄帶干擾的頻率，并利用分段LMS和插值處理估計出時變窄帶干擾的復包絡，然后通過干擾數(shù)據(jù)的時域相消和信號增益恢復完成對窄帶干擾的抑制。 6、系統(tǒng)地研究了單通道地面運動目標檢測和成像。提

6、出一種基于兩視處理的單通道SAR運動目標檢測和定位方法。該方法適用于低信雜比下具有徑向速度的運動目標檢測，根據(jù)地面運動目標相對于靜止場景的多普勒譜偏移，把回波的多普勒譜分成對稱兩段分別成像，通過將兩子視圖像進行配準和非相干相消來抑制地雜波，提高對運動目標的檢測能力。另外，在SAR圖像中加窗取出運動目標的復信號并計算其多普勒譜相對于靜止目標的平移量，通過該平移量可以實現(xiàn)對地面運動目標較準確的定位，并可進一步地降低虛警概率。 7、提