多特征辅助的SAR-GMTI雷达扩展动目标检测方法

在远程监视模式下,高分辨率SAR-GMTI雷达系统面临目标扩散、信噪比低等挑战,传统基于点目标检测方法性能恶化明显.本文提出一种目标形状与阴影辅助的高分辨率SAR-GMTI雷达扩展动目标检测方法.该方法首先对杂波抑制后的残差图聚类并生成目标形状信息;然后依据目标阴影形成的几何模型计算与目标形状相匹配的阴影模板,并利用目标径向速度估计值生成阴影位置匹配条件;最后综合利用阴影形状、位置及幅度信息,剔除不符合匹配条件的虚假目标,降低虚警.仿真验证了所提方法对低信噪比扩展目标检测性能的改善.     

一种基于广域高分SAR/GMTI系统的高精度径向速度估计方法

方位向多通道广域高分合成孔径雷达运动目标指示（SAR/GMTI）系统的各通道回波存在多普勒模糊,参数估计时会出现严重的速度模糊。针对这一问题,本文提出了一种高精度无模糊径向速度估计方法。首先利用动目标Chirp傅里叶变换（CFT）后的空时谱在空间维度上无模糊的特点,在空域自适应滤波时避免了动目标模糊分量的影响,降低了算法所需通道数目;然后分别使用谱估计和Radon变换的方法估计基带径向速度和模糊数,最终得到高精度无模糊的径向速度。仿真结果验证了当待检测距离单元内存在多个运动目标时该方法的有效性。      

稳健的多通道SAR/GMTI通道盲均衡算法

对于实际的多通道合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）系统,各接收通道响应之间不可避免地存在着一定程度的幅度和相位误差,为了得到较为满意的地面动目标显示（Ground Moving Target Indication,GMTI）性能,通常都会在杂波抑制之前对通道间的幅度相位误差进行有效地校正.本文在基于回波数据相关矩阵特征分解的通道盲均衡算法基础上,结合降维处理技术及中值估计方法,提出一种稳健的多通道SAR/GMTI通道盲均衡算法.实测数据实验结果表明：与原通道盲均衡算法相比,本文所提算法不但收敛速度快,而且算法的有效性不受样本集中目标信号的影响.     

一种分布式星载单脉冲雷达GMTI方法

 提出了一种基于分布式星载单脉冲雷达的地面动目标检测方法,该方法充分利用星载分布式雷达主瓣和栅瓣回波的空时二维分布特点,能够在一次扫描（一个相干处理间隔）中有效地检测和分辨不同栅瓣杂波中的地面低速动目标,因此该方法不仅具有比一般分布式星载雷达处理更大的区域覆盖率和广域监视能力,具有较高的GMTI性能,且处理简单,运算量低,适合于星上实时处理。     

单通道扫描模式SAR/GMTI技术

首先介绍了地面动目标指示的原理,对动目标频谱进行了分析,详细讲述了单通道扫描模式地面动目标检测的原理方法,给出了动目标检测流程图。根据扫描模式下运动目标频谱特性,通过多普勒参数估计、杂波谱宽估计和抑制、帧间频道偏移估计及对齐等技术,有效解决了天线扫描引起的帧间频移问题。根据每个频道代表的频率以及所在的波位推算出动目标的运动参数,多帧分频道检测得到不同速度的动目标运动轨迹。结合实测数据,给出了单通道扫描模式下的地面动目标的检测结果。     

多通道SAR-GMTI技术的研究进展

基于合成孔径雷达的多通道运动目标检测系统( SAR-GMTI)可以在对地面静止场景进行高分辨率成像的同时完成强杂波环境下的慢速运动目标检测,在军事和民用领域中具有很高的应用价值。首先,简要介绍了多通道SAR-GMTI系统的基本概念,对比了机载与星载、SAR成像与GMTI的同时与分时处理等不同系统的特点,并系统梳理了国内外研究现状;然后,选取分布式SAR-GMTI系统和基于MIMO的SAR-GMTI系统两个方向进行重点分析;最后,探讨了SAR-GMTI系统的研究重点,并对其发展进行了展望。     

基于CSI-MD的地面动目标聚焦成像技术

对于合成孔径雷达(SAR)图像,地面静止场景中同时存在运动目标;由于其运动参数未知,动目标在SAR图像上呈现方位向偏移和散焦;而在高分辨条件下,运动目标更可能会存在跨距离单元徙动现象,从而影响运动目标的聚焦成像。文中结合多通道合成孔径雷达-地面动目标显示技术,提出了基于杂波抑制干涉(CSI)和子视图相关法(MD)的动目标聚焦成像技术。该方法结合多通道SAR图像信息,在CSI抑制杂波后进行动目标检测,根据动目标散焦范围挑出包含动目标的区域;然后,用MD算法估计动目标所在距离单元的方位调频率,重新设计方位匹配滤波函数,对该区域内散焦的运动目标聚焦成像。仿真数据和实测数据的处理结果均证明了该方法能较好地实现动目标的聚焦成像。     

A fast multichannel SAR raw data simulator of clutter and moving targets

Accessibility of a fast and accurate multichannel synthetic aperture radar raw data generator of stationary clutter and moving targets has high importance, especially in the application of ground moving target indication. In this paper, a fast four-stage algorithm for generating the raw data of each channel stationary clutter and moving targets, has been proposed respectively in the frequency and the hybrid time–frequency domain. Using this simulator, in different conditions in terms of target motion speed, acceleration and direction, for each of the channels, after generating the raw data, its final image has been extracted by the range-Doppler algorithm. Then, using clutter suppression techniques such as DPCA, ATI and hybrid DPCA–ATI, the multichannel SAR final image has been obtained in ideal and nonideal conditions. Finally, the obtained images of the first channel have been studied using the extracted formulas for predicting the effects of target motion parameters on the SAR images as well as analyzing the multichannel SAR final image. The results show that the proposed algorithm for generating the raw data of each channel stationary clutter and moving targets has better performance in terms of speed and accuracy than the other existing simulators and the proposed multichannel SAR simulation method has high quality.     

基于DPCA技术的星载SAR/GMTI处理方法

星载合成孔径雷达的轨道运动以及地球自转、地球曲率等因素使星载SAR/GMTI处理方法与机载不同。该文首先分析了星载SAR三孔径天线信号特性,然后给出并详细分析了基于偏置相位中心天线(DPCA)的机载SAR/GMTI处理方法。在此基础上,给出了一种基于DPCA技术的星载SAR动目标检测、测速及目标定位的实现方法。最后,星载SAR/GMTI计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

SAR/GMTI方法的改进与动目标在雷达图像上的再定位处理

SAR雷达是一种高分辨成像雷达,GMTI是SAR的一种工作模式,主要用于地面动目标搜索及跟踪,而雷达图像则可为检测出的动目标提供地理定位参考。传统的GMTI方法对动目标速度估值不够准确,作者改进了原来的方法,提高了动目标速度估值准确性,更便于后续的航迹相关处理。当动目标轨迹得到后,其在雷达图像上因为多普勒效应产生了移位,本文介绍了通过频谱搬移将动目标在雷达图像上重新定位的方法,得到了真实的动目标轨迹。文章最后利用雷达实测数据进行处理,得到了较满意的结果。     

三孔径天线DPCA实现星载SAR动目标检测的方法

地杂波抑制是实现星栽合成孔径雷达地面运动目标检测的一个关键问题。本文给出了对DPCA条件下的三孔径天线回波数据，利用类似动目标显示(MTI)雷达中三脉冲对消滤波器的原理来抑制地杂波，从而实现星栽合成孔径雷达(SAR)动目标检测的方法。首先介绍了三脉冲对消器的原理及其频率响应特性，然后在建立星载SAR沿航迹向三孔径天线空间几何模型和机理分析的基础上，推导了对三孔径天线回波用三脉冲对消实现被地面背景杂波淹没的运动目标的检测方法。最后，用计算机仿真结果验证了其有效性。     

基于联合特征空间投影的SAR图像域杂波抑制

杂波抑制是实现地面慢速目标检测(GMTI,Ground Moving Target Indication)的前提条件.本文研究基于高分辨合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)图像在杂波起伏时地面动目标检测问题.利用沿航迹(along-track)多幅SAR图像的相关性,提出一种基于广义特征分解的联合噪声子空间投影杂波相消算法.理论分析和仿真结果表明该算法在一定程度上能够有效抑制杂波内部起伏,并且对SAR图像配准误差具有稳健性.     

机载视频合成孔径雷达成像技术研究

机载视频合成孔径雷达(ViSAR)工作在太赫兹波段,具有5 Hz以上的无孔径交叠成像帧率。其采用一发四收系统架构,具备合成孔径雷达(SAR)成像、地面动目标检测(GMTI)和干涉合成孔径雷达(InSAR)测高等功能,兼具光学传感器成像速度快以及微波雷达环境与气候适应性好等优势。论文介绍了机载视频合成孔径雷达研究进展,实验表明,其成像分辨率优于0.2 m,合成孔径时间可缩短至0.2 s。利用阴影信息可以对运动目标(如卡车等)进行检测,结合传统的GMTI与InSAR技术,实现对复杂运动目标的成像、跟踪和定位。     

高分宽幅SAR系统下的方位多通道运动目标成像算法研究

在方位多通道SAR系统中,由于运动目标的回波特性和静止目标的不同,传统的重构滤波器组方法对运动目标的重建是无效的。该文提出一种方位多通道SAR运动目标信号重构方法。该方法首先分析了方位多通道SAR系统中运动目标回波特性,并与静止目标回波形式进行对比,给出了传统重构方法失效的主要原因;通过引入运动目标的径向速度参数,有效实现了匀速运动目标的频谱重构,较好地抑制了方位多通道SAR系统中匀速运动目标的方位模糊。星载仿真实验结果验证了该重构方法的有效性。     

利用样本协方差矩阵特征值分解实现双通道SAR动目标检测

该文针对机载双通道SAR-GMTI系统及实测数据,提出一种新的地面慢动目标检测方法。该方法基于双通道样本协方差矩阵特征值分解,将杂波第2特征值和干涉相位联合统计特性的研究结果用于慢动目标检测,即根据给定的恒虚警概率确定一条联合分布的第2特征值干涉相位等高线作为门限检测曲线,同时结合第2特征值、干涉相位门限预处理,实现地面慢动目标的精确检测。实测数据实验结果表明:该方法不但扩大了慢动目标的可检测速度范围,同时还降低了系统的虚警概率。     

一种基于DPCA的星载SAR/GMTI实现方法

星载SAR的轨道运动和受地球自转、地球曲率等因素影响,以及卫星平台快速运动造成的地杂波谱展宽甚至占据整个方位谱,这些都使得星载SAR/GMTI的处理方法较机载SAR/GMTI更为复杂.为了有效检测运动目标,必须对地杂波进行抑制.偏置天线相位中心（DPCA）是一种有效的地杂波抑制技术.文中在星载SAR三孔径天线回波信号多普勒特性分析的基础上,结合Raney,R K给出的多普勒参数表达式,推导了一种基于DPCA的星载SAR动目标检测、径向速度分量估计以及目标定位的方法.最后,通过星载SAR/GMTI计算机仿真进行了验证.     

用于高分辨率宽测绘带SAR系统的SAR/GMTI处理方法研究

随着科技的不断发展,高分辨宽测绘(High-Resolution and Wide-Swath, HRWS)SAR成像已经越来越受到人们的关注,具有地面动目标指示(Ground Moving Target Indication, GMTI)功能的SAR成像系统因其具有对静止场景进行高分辨成像和动目标检测能力在很多军用和民用领域受到广泛运用。具有HRWS成像能力的沿方位多通道SAR系统,其可以有效地解决高分辨和低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)的矛盾,该矛盾在HRWS成像处理过程中经常遇到。由于方位空域自由度可以用来进行杂波抑制,因此多通道构型具有提供GMTI潜能。该文提出一种新的杂波抑制和动目标的成像方法,使得在低PRF的HRWS系统进行SAR成像的同时可以完成动目标的检测与成像处理,而不需要单独的高PRF系统操作模式。      

分布式小卫星SAR系统地面运动目标检测方法

本文研究了分布式小卫星SAR系统的地面运动目标检测(GMTI)方法,并解决了小天线带来的距离/多普勒模糊,以及超稀疏阵带来的高旁瓣问题.本文方法的主要思想是利用空时自适应处理(STAP)把地面运动目标谱与杂波谱分离开,然后再利用SAR成像处理对分离开的地面运动目标谱进行聚焦.针对超稀疏阵的高旁瓣模糊问题,提出通过导向扫描空时平面来克服盲速影响.     

一种高频SAR的动目标成像算法

首先建立单运动点目标的高频合成孔径雷达(HF-SAR)信号模型;然后基于频域校正距离徙动的距离-多普勒算法和适合动目标的方位脉压函数,设计了一种动目标成像算法;最后通过仿真比较分别用静目标和动目标的方位脉压函数对动目标回波信号进行成像处理的结果,得出了动目标的距离向速度导致成像位置偏移,而方位向速度导致图像散焦的结论。仿真结果表明文中设计的动目标成像算法能够实现HF-SAR对运动点目标的精确成像。     

机载多通道SAR运动目标方位向速度和法向速度联合估计算法

对运动目标进行SAR成像时,参数估计是必不可少的。现有算法主要针对运动目标的径向速度和方位向速度进行估计,而对3维运动目标的法向速度无法估计。该文利用L型基线的机载多通道SAR系统,提出一种方位向速度和法向速度的联合估计算法。该算法在距离-多普勒域提取运动目标信号,并利用多幅SAR图像之间的相位差进行方位向速度和法向速度的联合估计。该算法不依赖图像配准,不需要解多普勒模糊,因此具有较高的估计精度和鲁棒性,有较强的实际意义和应用价值。