机载合成孔径雷达动目标检测与成像研究

【摘要】：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar SAR)动目标检测与成像技术在军事领域的应用中有着极其重要的作用。SAR 的动目标成像能为军方提供有价值的情报,其技术关键在于多普勒参数估计的准确性; 地面动目标显示(Ground Moving Target Indication GMTI)模式下的合成孔径雷达能很好的完成战区搜索和预警任务,在对大面积地物成像的同时可进行动目标检测,单通道GMTI 模式SAR 雷达以其较低的硬件成本、较小的数据处理计算量、较轻的重量等优势,更适合中低空无人机的快速机动飞行,在军事雷达领域有极高的应用价值。 国内多个研究所在SAR 的诸多研究方向上已经取得了很多重要成果,近年又进行了多次SAR 雷达样机挂飞实验,本文对SAR 的动目标成像及GMTI 模式下的动目标检测课题进行了较为深入的研究,给出了SAR 的动目标成像和单通道SAR/GMTI模式下的动目标检测的系统方法,并在其中几个关键问题上提出了自己的创新,最终利用雷达实测数据验证了课题研究结论。 作者通过研究得出结论:通过求取动目标调频斜率的方法能对动目标更清晰的成像,通过多普勒频谱搬移法能得到动目标在雷达图像上的定位,这样就可以将成像质量较高的动目标图像叠加到静止地物雷达图像上,从而完成整个动目标成像过程。 多普勒参数估计是SAR 信号处理的关键技术之一,本文提出了一种新的多普勒中心参数估计的方法——改进的频谱能量均衡法,该方法估值精度较高,而且由于避免了迭代运算,因而更适合实时处理,计算效率更高。并通过实测数据,对该方法及其他传统方法做了比较,使得该方法的有效性得到了验证。 针对DBS 成像质量不高的问题,本文提出在SAR/GMTI 模式下将合成孔径雷达成像的聚焦技术引进到DBS 成像中,即通过去距离单元走动,去方位向调频斜率等方法可有效的提高雷达成像质量,并给出了传统方法和改进方法的成像结果比较。 文中给出了单通道SAR/GMTI 模式下的动目标检测的系统方法,在多个关键技术上提出了有实效性的方法,包括恒虚警检测处理、动目标运动参数估值及帧间相关