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干涉SAR运动舰船检测及速度估计方法研究

欧阳克威  
【摘要】:随着雷达成像技术的不断发展,动目标检测(SAR-MTI)技术已经成为合成孔径雷达(SAR)的重要应用之一。单通道SAR-MTI技术对于信杂比有着较高的要求,而在实际环境中,信杂比往往达不到算法的要求,从而限制了单通道SAR-MTI技术的实际应用。多通道SAR-MTI技术,通过增加通道的数量,不仅可以获得比单通道SAR更大的信息量,还可以有效提高信杂比,增加算法的实用性。与此同时,由于信息量的增加,使得多通道SAR更容易实现对于运动参数的估计。近年来,随着对海洋环境监控需求的不断增加,海上舰船目标检测和运动参数估计技术逐渐成为研究的热点,传统的单通道SAR-MTI技术已经无法满足现实需要,多通道SAR-MTI技术已经逐渐成为该领域研究的前沿技术之一。本文开展的主要工作和取得的主要成果如下:1.对现有的干涉SAR运动舰船目标检测方法进行了原理和流程上的介绍,对现有SAR舰船目标运动参数估计方法进行了总结和归纳。2.针对单通道SAR在低信杂比环境下舰船目标检测率低,虚警率高的问题,提出了基于K分布的偏置天线相位中心(DPCA)舰船目标检测方法。该方法以乘积模型为基础,运用数学推导证明经(DPCA)处理之后的海杂波是服从K分布的,采用Mellin变换结合恒虚警率(CFAR)检测技术实现了对于舰船目标的有效检测。实验结果表明,相比于传统的检测方法,该方法在低信杂比环境下,检测率更高,虚警率更低。3.针对单通道SAR在舰船目标运动参数估计上估计精度低,估计参数少的问题,提出了基于分数傅里叶变换(FrFT)和沿迹干涉(ATI)技术的舰船目标运动参数估计方法。该方法通过FrFT实现对于目标回波的调频率估计,结合目标的ATI相位,推导出了运动舰船目标的方位向速度、距离向速度以及距离向加速度的估计表达式。实验结果表明,相比于传统的单通道SAR运动参数估计方法,该方法估计精度更高并且实现了对于多种运动参数的同时估计。


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