多通道SAR/GMTI系统中动目标最小可检测速度研究

动目标最小可检测速度作为多通道SAR/GMTI(Synthetic Aperture Rada/Ground Moving Target Indication)系统的核心性能指标,它的大小直接反映了多通道SAR/GMTI系统对慢动目标的检测能力。目前有关系统最小可检测速度性能指标的获取,大都是通过经验值得到,并没一个理论上的推导结果作为参考。本文从理论角度出发,推导出系统最小可检测速度与雷达工作参数之间的制约关系,其有效填补上述理论空白,为多通道SAR/GMTI系统的设计人员提供一种新的获取系统最小可检测速度的途径。     

星载SAR⁃GMTI系统目标定位误差概率分析方法

本文研究了星载运动目标检测（Ground Moving Target Indication, GMTI）系统中的目标定位问题。首先，采用几何向量法解释GMTI系统同时实现杂波相消和目标定位的基本原理。然后，基于高斯白噪声假设，推导了干涉相位误差的概率密度函数，该函数描述了目标定位精度与目标信噪比（Signal?to?Noise Ratio, SNR）和基线之间的关系。应用推导的概率密度函数，对现有的几个星载SAR?GMTI系统的目标定位性能进行分析比较，分析了基线误差对定位性能的影响。仿真结果验证了提出的概率密度函数的有效性。     

三通道TOPSAR-GMTI技术研究

多通道宽带雷达不仅要求能够对大场景进行高分辨成像,而且要求具有动目标检测的能力。该文提出一种三通道TOPSAR模式下对地面动目标检测与定位(GMTI)的方法。首先建立三通道TOPSAR-GMTI系统几何模型,并对三通道回波数据进行全孔径成像,然后采用相位中心偏置天线(DPCA)和双门限单元平均恒虚警(CFAR)检测方法完成动目标的检测,最后推导出TOPSAR-GMTI模式下动目标干涉相位与速度的关系,完成对动目标的速度估计并在SAR图像中对其进行重新精确定位。仿真数据处理结果验证了该算法的有效性。     

多通道MTI系统的幅相均衡技术

多通道接收技术在大测绘带、高分辨率SAR、GMTI、InSAR、多波段及多极化SAR中获得了广泛应用。在地面动目标检测时,由于多通道GMTI的最小可检测速度（MDV）要比单通道的MDV小,因此多通道GMTI是人们推崇的方案,但对多通道GMTI而言,必须解决多通道接收宽带信号系统的通道均衡问题,否则会降低系统的杂波抑制性能。针对这一问题,给出了一种适用于多通道接收GMTI系统通道校正的实现框图和基于FFT的校正方法,通过对三通道接收GMTI系统实测数据的处理,验证了该方法的有效性。     

一种基于子孔径的GMTI方法

该文研究了一种基于子孔径分割的GMTI(Ground Moving Target Indication)方法。在该方法中将天线孔径沿方位向对称分割为两个子孔径。当天线波束在空间扫描时,两个子孔径先后扫过目标所在区域。由于两个子孔径之间有二分之一合成孔径时间的时间差,动目标在前后两个孔径中运动状态发生改变,而静止目标的运动状态不变。因此,可以通过比较目标在两个子孔径中运动状态的差异发现动目标,并根据目标轨迹判断其运动参数。为了避免方位压缩造成的动目标模糊或动目标能量损失,同时为保留目标运动轨迹,这里不进行方位压缩处理。与多通道GMTI方法相比较,此方法具有只需一副单通道天线,处理方法简单,运算量小,可与合成孔径雷达工作模式兼容等诸多优势。     

无人机机载SAR市场前景

合成天线孔径是由飞机本身的移动产生的，这就是航天器用不着配装性能优良的SAR平台的原因所在，而且可以对地面进行类似于立体光成像的“视差观察”。一般来说，SAR采用两种基本工作方式。第一种是搜索或“聚束照射”工作方式，可以对地形测绘、目标定位、目标探测和目标识别提供极高分辨率的3维雷达数据。第二种是地面动目标显示(GMTI)工作方式，     

MIMO雷达GMTI性能及DOA估计的克拉美·罗界分析

研究了MIMO雷达GMTI 性能及其DOA估计的克拉美·罗界(CRB)。首先建立机载平台下MIMO雷达信号模型,通过对系统参数设置,可使MIMO雷达工作在3种不同模式中。接着分析了MIMO雷达GMTI性能,并推导出了在MIMO雷达空时信号模型下,利用空时联合域信息时DOA估计的CRB。仿真结果表明,无论是GMTI性能还是DOA估计性能,MIMO雷达均优于相控阵雷达,尤其是发射稀疏阵MIMO雷达性能最佳。同时,利用空时联合域信息能有效改善MIMO雷达DOA估计的CRB,在目标多普勒频率相差较大时效果更加明显。     

基于改进FRACTA算法的多通道SAR动目标检测技术

该文针对实际非均匀杂波环境对多通道SAR/GMTI动目标检测性能的影响,提出了一种改进型FRACTA算法。该算法将STAP中的FRACTA算法引入多通道SAR系统中,并进行改进,提高了其在多通道SAR系统中的检测性能和运算速度。实测数据处理结果表明,与传统的检测方案相比,该文算法能够在非均匀环境中明显地提高检测性能,是一种非均匀环境中鲁棒的多通道SAR动目标检测算法。     

基于Alpha稳定分布的地面动目标检测技术

多通道SAR/GMTI系统通过空时自适应处理（STAP）抑制杂波,可以有效降低系统的最小可检测速度（MDV）,但在复杂探测环境中,杂波背景不再服从高斯分布,导致传统SAR-STAP方案在地面动目标指示应用中性能明显下降。针对这种情况,提出一种新的基于Alpha稳定分布杂波模型的动目标检测方案,该方案引入Alpha稳定分布代替高斯分布以建立非高斯杂波模型,在此基础上采用基于最小分数低阶矩无畸变准则的新型算法进行杂波抑制处理。通过仿真及实测数据对算法性能进行了验证,结果表明,该算法在非高斯杂波环境中性能明显优于原有算法。     

散射波干扰对多通道SAR-GMTI的对抗性能分析

针对散射波干扰对多通道合成孔径雷达-地面动目标显示(SAR-GMTI)的对抗性能展开研究,文中给出了散射波干扰原理,分析了散射波干扰在SAR距离向和方位向的干扰效果,采用三通道干涉对消技术分析了散射波干扰对多通道GMTI的对抗性能。理论分析和仿真实验表明:散射波干扰对多通道SAR-GMTI仍然具有假目标干扰效果,由于多通道GMTI对干扰的抑制和对消,假目标幅度受正弦调制系数的影响将出现增强区和削弱区。     

Fore and Aft Channel Reconstruction in the TerraSAR-X Dual Receive Antenna Mode

The TerraSAR-X satellite is a high-resolution synthetic aperture radar (SAR) system launched in June 2007 which provides the option to split the antenna in along-track direction and sample two physical channels separately. Modern SARs are equipped with active phased array antennas and multiple channels. In order to keep costs low, TerraSAR-X uses the redundant receiver unit for the second channel such that fore and aft channel signals are combined by a hybrid coupler to form sum and difference channel data. The dual receive antenna (DRA) mode can either be used to acquire along-track interferometric data or to acquire signals with different polarizations at the same time (Quad-Pol). Fore and aft channel reconstruction is necessary if ground moving target indication (GMTI) algorithms such as the displaced phase center antenna technique or along-track interferometry shall be applied, and in order to separate the horizontally and vertically polarized received signal components. The proposed approach uses internal calibration pulses from different calibration beams in order to estimate and compensate the hardware impact. The theoretical framework together with the results from the experimental data evaluation for the fore and aft channel reconstruction of the TerraSAR-X DRA mode are presented. The impact of the receive hardware transformation matrix estimation accuracy on errors in the reconstructed fore and aft channel image data is studied, and first examples on the GMTI capability of the TerraSAR-X DRA mode are given.      

STAP 技术在多通道FMCW SAR 上的应用

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等优点。本文通过讨论FMCWSAR 回波信号的特点,建立了多通道FMCW SAR 运动目标的回波模型,并进一步分析了STAP 在多通道FMCW SAR地面运动目标检测上的应用。最后,通过实验仿真验证了该方法的有效性和正确性。     

基于信号子空间处理的和/差波束干涉SAR/GMTI技术研究

该文研究了和/差波束干涉SAR/GMTI技术在通道不平衡条件下地杂波对消问题.文中阐述了和/差波束干涉SAR/GMTI的原理,推导了理想条件下地杂波空域对消因子.实际系统中,由于存在通道幅相不一致等误差,直接空域对消并不能有效抑制地杂波.该文研究了基于信号子空间处理的和/差波束干涉SAR/GMTI方案,通过二维信号子空间处理自适应地校正通道误差,进而对地杂波进行空域对消.仿真实验表明该方案对系统误差的敏感度显著下降,具有很好的鲁棒性,更适合于工程实施.     

星载多站方位多通道高分辨宽测绘带SAR成像

结合数字波束形成技术,星载方位多通道合成孔径雷达(SAR)系统可以克服最小天线面积限制,实现高分辨宽测绘带(High Resolution and Wide Swath, HRWS)SAR成像。结合多站SAR系统即可实现高分辨干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR, InSAR)地形测绘。该文通过分析星载多站模式下各接收通道接收回波的信号模型,推导得到了其相对于参考接收通道接收回波的通用相位补偿公式,该公式同时补偿了由沿航向和垂直航向基线引起的相位误差,然后对基于最优Capon法的多相位中心解模糊成像的保相性进行了分析证明,由此得到了解模糊后每个方位时刻回波所对应的卫星轨道信息,为后续干涉处理及目标定位等奠定基础,最后利用地球椭球模型仿真的星载双通道多普勒模糊回波数据验证了该文方法的有效性。     

基于Chirp-Z变换的分布式SAR地面运动目标检测方法

该文基于主辅星编队模式下的分布式卫星SAR系统,对Range-Doppler域地面运动目标检测方法进行了改进,提出回波信号经方位向相位补偿后,应用Chirp-Z变换能够将地面同一方位单元回波的频谱在不同通道内精确配准,而后通过干涉处理和频谱相位补偿来提取运动目标信息,并给出了频谱相位补偿对系统参数的约束条件以及频谱配准对目标速度的约束条件。最后仿真表明该方法在约束条件下是有效的。     

机载双通道SAR/DPCA误差分析

SAR/DPCA技术是一种简单实用的多通道SAR运动目标检测方法,实际应用中会受到各种误差因素的限制,其中影响算法性能最大的两类误差是载机速度误差和通道失衡。该文详细地分析了这两类误差因素对SAR/DPCA算法性能的影响,建立了误差分析模型,针对实际参数给出了误差分析的结果,并确定了一定误差条件下的系统可检测速度范围、盲速和最小可检测速度。     

Improving Coherence of Complex Image Pairs Obtained by Along-Track Bistatic SARs Using Range–Azimuth Prefiltering

An along-track interferometric synthetic aperture radar (SAR) can be used for ground moving target indication (GMTI) by comparing two SAR images obtained at different observation times. Different geometries of the two observations bring the decorrelation noise, which will degrade the detection performance. For bistatic SARs, the decorrelation theory is quite different from that for monostatic ones. This paper deals with the coherence between two complex SAR images formed by two along-track bistatic SARs with different baseline lengths. Using the single scattering model, the coherence between the two echoes collected by the two receivers is investigated, and the full-coherence conditions are derived. Then, a new method based on range-azimuth prefiltering is proposed to improve the coherence of complex image pairs. As the precise prefiltering is complicated, its three approximate implementations are given. The effects of prefiltering on SAR images are also analyzed. Finally, simulation results validate the effectiveness of the proposed method.     

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。