專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能的多基線(xiàn)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及一種提高地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能的多基線(xiàn)設(shè)計(jì)方法，并給出針對(duì)這種設(shè)計(jì)方法的多通道ATI通用算法的推導(dǎo)。
背景技術(shù)：
合成孔徑雷達(dá)(SAR)由于具有高分辨率、全天候、全天時(shí)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于偵察、測(cè)繪、資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。對(duì)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)(GMTI-Ground Moving TargetIndication)是SAR的一項(xiàng)重要應(yīng)用。SAR在實(shí)現(xiàn)GMTI功能時(shí)通常工作于下視狀態(tài)，而載體的高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致場(chǎng)景主瓣雜波具有較大的方位多普勒帶寬，在很大程度上淹沒(méi)了感興趣速度范圍內(nèi)的目標(biāo)回波信號(hào)，·嚴(yán)重影響了地面慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能。有效抑制場(chǎng)景雜波成為SAR實(shí)現(xiàn)GMTI功能的前提條件，是SAR信號(hào)處理的重要研究?jī)?nèi)容。多通道SAR具有主瓣雜波區(qū)微弱、慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)能力，相比于單通道SAR更具有優(yōu)勢(shì)。一種有效的雜波抑制方法是沿航跡干涉技術(shù)(ATI-Along Track Interferometry),利用通道間場(chǎng)景與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波相位的差別，進(jìn)行干涉處理，抑制雜波，從而檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)?；€(xiàn)長(zhǎng)度(本發(fā)明中提到的基線(xiàn)長(zhǎng)度特指通道間相位中心間距)的選擇對(duì)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能有著不可忽視的影響。短基線(xiàn)難以獲得理想的最小可檢測(cè)速度(MDV)和測(cè)速精度；長(zhǎng)基線(xiàn)的最大非模糊速度低，不利于檢測(cè)快速目標(biāo)。多基線(xiàn)的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)短基線(xiàn)的配合，同時(shí)提高動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)性能。分布式雷達(dá)系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)多基線(xiàn)系統(tǒng)，但其造價(jià)相對(duì)昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，形成的多通道間相干性較差，技術(shù)還不夠成熟，并不能得到廣泛的使用。因此，研究單一雷達(dá)平臺(tái)的GMTI系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)多基線(xiàn)的天線(xiàn)構(gòu)型，以提高動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)性能，是十分有意義的。用于動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)的ATI算法，特別是數(shù)據(jù)域的ATI算法的推導(dǎo)，其中涉及到的相位補(bǔ)償函數(shù)和延時(shí)處理過(guò)程都與基線(xiàn)長(zhǎng)度密切相關(guān)，所以，針對(duì)所設(shè)計(jì)的多基線(xiàn)天線(xiàn)構(gòu)型，需要相應(yīng)的ATI算法配合，才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)多通道單一 SAR平臺(tái)，根據(jù)基線(xiàn)長(zhǎng)度與動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能的關(guān)系，提出一種多基線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法，并推導(dǎo)出相應(yīng)的多通道ATI通用算法，以解決上述問(wèn)題。本發(fā)明內(nèi)容首先基于基線(xiàn)長(zhǎng)度與動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能的關(guān)系，具體定性關(guān)系如下
/ V(a)基線(xiàn)越短,最大非模糊速度越大Vrmax =—f ;
4d(b)基線(xiàn)越長(zhǎng)，最小檢測(cè)速度越小V_f.;
And
L· 2 f/(c)基線(xiàn)越短，盲速周期越長(zhǎng)義二+;
2d
(d)基線(xiàn)越長(zhǎng)，測(cè)速精度越聞
權(quán)利要求
1.一種提高地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能的多基線(xiàn)設(shè)計(jì)方法包括一、設(shè)計(jì)天線(xiàn)構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)多基線(xiàn)要求；二、根據(jù)所設(shè)計(jì)天線(xiàn)構(gòu)型，設(shè)計(jì)與之匹配的多通道ATI通用算法。具體內(nèi)容如下 一、設(shè)計(jì)天線(xiàn)構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)多基線(xiàn)要求 步驟一(圖I)設(shè)計(jì)天線(xiàn)為一發(fā)多收模式，全孔徑發(fā)射，η個(gè)子孔徑接收。稱(chēng)作通道i，i = O，±1，±2...。通道間的基線(xiàn)長(zhǎng)度設(shè)置的原則是有長(zhǎng)有短，并非均勻分配，且存在互質(zhì)的基線(xiàn)。該設(shè)計(jì)有利于動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能的提高(延長(zhǎng)盲速周期，擴(kuò)大非模糊速度)，以及多通道ATI通用算法的推導(dǎo)(將會(huì)在下一個(gè)內(nèi)容中有所體現(xiàn))。
步驟二 設(shè)置通道O作為參考通道，其作用在推導(dǎo)多通道ATI通用算法時(shí)得以體現(xiàn)。步驟三計(jì)算任意兩個(gè)通道i和通道k相對(duì)于通道O的基線(xiàn)長(zhǎng)度(即相位中心間距)為 dio，dk0。
步驟四計(jì)算通道i相對(duì)與通道k的基線(xiàn)長(zhǎng)度dik = di(|-dk(l。
步驟五選擇兩個(gè)互質(zhì)的基線(xiàn)dik，dJr組成基線(xiàn)對(duì)?？梢愿鶕?jù)具體需求 (a)檢測(cè)慢速目標(biāo)或?qū)y(cè)速精度要求較高時(shí)，采用長(zhǎng)基線(xiàn)對(duì)的檢測(cè)結(jié)果； (b)檢測(cè)速度較快目標(biāo)或?qū)﹄s波抑制要求較高時(shí)，采用短基線(xiàn)對(duì)的檢測(cè)結(jié)果； (C)當(dāng)長(zhǎng)短基線(xiàn)對(duì)的數(shù)據(jù)都可以采納時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況或檢測(cè)結(jié)果加權(quán)各基線(xiàn)的數(shù)據(jù)，得到較為理想的檢測(cè)結(jié)果。
二、根據(jù)第一部分天線(xiàn)構(gòu)型，設(shè)計(jì)與之匹配的多通道ATI通用算法，具體內(nèi)容為 步驟一讀入SAR系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，包括雷達(dá)高度H，雷達(dá)速度Va，雷達(dá)中心頻率&，光速c，雷達(dá)斜視角供，脈沖時(shí)寬 ；，波束中心距離R。，距離向采樣率匕，距離向調(diào)頻率&，天線(xiàn)方位向長(zhǎng)度D，基線(xiàn)單位長(zhǎng)度B。
步驟二 根據(jù)天線(xiàn)配置方式、雷達(dá)與地面目標(biāo)幾何關(guān)系，推導(dǎo)SAR回波模型，具體為 (a)天線(xiàn)的配置方式為全孔徑發(fā)射信號(hào)，各子孔徑同時(shí)接收信號(hào)。
(b)設(shè)置通道O的相位中心設(shè)在天線(xiàn)中心(為便于推導(dǎo)所設(shè)，并非一定要位于天線(xiàn)中心)。天線(xiàn)延方位向排列，各通道相位中心用Oi表示，獲取任一通道i和通道O的基線(xiàn)長(zhǎng)度di0。
(c)計(jì)算雷達(dá)平臺(tái)到場(chǎng)景中心的最短距離為Rb，獲取雷達(dá)方位向速度Va。零時(shí)刻，天線(xiàn)的中間Otl位于原點(diǎn)；目標(biāo)位于P(X(I，y0, h)，方位向速度和對(duì)地(對(duì)斜面)距離向速度分別為 Vx, Vy (Vr)。
(d)ta = t時(shí)刻,天線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到O' i點(diǎn)，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)到Pt點(diǎn)，計(jì)算O' i與Pt距離Ri⑴
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)多通道單一SAR平臺(tái)，分析基線(xiàn)長(zhǎng)度對(duì)于動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的影響，提出一種多基線(xiàn)的天線(xiàn)設(shè)計(jì)方法，并推導(dǎo)出相應(yīng)的多通道ATI通用算法。本發(fā)明的基線(xiàn)設(shè)計(jì)方法增加系統(tǒng)選擇基線(xiàn)的靈活性，可以根據(jù)不同需求，提高動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能，為后續(xù)處理提供豐富的干涉相位信息；與之匹配的ATI通用算法中適用于所有天線(xiàn)模式為一發(fā)多收的多通道GMTI系統(tǒng)，且涉及到的相位濾波器形式簡(jiǎn)單且有效，具有更好的通用性和更強(qiáng)的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G01S13/90GK102955158SQ201210181199
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者李景文, 王冠瓊, 于澤, 楊威, 曾虹程 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)