基于双采样速率的动目术检测技术研究

高精度动目标检测是雷达数字接收机的一项核心技术,现有的多普勒频移估计方法不能满足现代数字接收机的高精度、低计算量、超低信噪比环境等要求。该文提出了一种低信噪比环境下的基于双采样速率的高精度动目标检测技术,它包括基于FFT的欠采样信号频率无模糊估计,高精度多普勒频移估计和基于双采样速率的动目标径向速度估计等算法。     

基于压缩感知的快速运动目标测速方法

为解决合成孔径雷达中快速运动目标指示问题,提出一种新的基于压缩感知的径向速度估计方法。快速运动目标的径向速度由两部分组成,速度模糊数和基带径向速度。速度模糊数的估计利用如下原理,在距离多普勒域中,运动目标的斜距历程的斜率与目标径向速度成正比。基带径向速度的估计采用新提出的 CS 算法。然后,将速度模糊数与基带径向速度的估计结果结合起来,得到精确的无模糊的径向速度。仿真结果验证了算法的有效性。     

维纳滤波最优权修正导向矢量的SAR-GMTI动目标径向速度估计方法

针对通道幅相误差和图像配准误差等非理想因素导致动目标径向速度估计性能下降问题,本文提出利用维纳滤波最优权修正导向矢量的动目标径向速度估计方法.该方法利用抑制杂波的维纳滤波最优权矢量对动目标理想导向矢量加权处理获得修正导向矢量,并采用匹配滤波算法估计动目标径向速度.仿真数据和某机载多通道SAR-GMTI实测数据处理表明,所提方法对通道幅相误差和图像配准误差稳健,在图像相邻像素存在较大相关性时仍可获得较高的动目标径向速度估计精度.     

利用KWT进行动目标成像的三通道SAR-GMTI快速目标运动参数估计

该文提出一种基于Keystone-Wigner变换进行运动目标成像的快速目标参数估计方法。快速目标的径向速度会引起距离走动和方位多普勒偏移,仅根据干涉相位值无法获取准确的动目标多普勒中心,而辅以走动率信息则可以解多普勒中心模糊以得到正确的径向速度估计。动目标沿航向速度会引起方位调频率的改变,导致在常规SAR图像中动目标方位散焦,校正动目标距离走动后提取目标信号进行KWT分析,得到动目标调频率值,此时再取干涉相位求得径向速度,最后得到沿航向速度。该文在Dechirp域进行动目标检测,在提取快速目标径向速度过程中同时考虑了脉冲重复频率(PRF)模糊和干涉相位模糊,并最终实现了快速目标的准确定位和测速。实测数据处理结果验证了所提出方法的有效性。     

解运动目标径向速度模糊的多通道干涉SAR/GMTI方法

针对常规的合成孔径雷达/地面运动目标检测(SAR/GMTI)系统目标径向速度过大导致的速度模糊问题,提出了一种解径向速度模糊的多通道干涉SAR运动目标检测方法。该方法通过设置4个不等间隔的接收通道并合理设计各通道间距,对两两子图像分别进行干涉对消处理,得到2个测速集合,这2个集合的交集元素即为目标速度的正确估计,从而有效解决速度模糊问题,实现对目标径向速度的精确估计。理论分析及计算机仿真验证了该方法的有效性。     

一种VSAR地面目标估计和定位新方法

针对速度合成孔径雷达(VSAR)地面运动目标方位定位,在距离-多普勒-速度域提出了一种基于改进Radon变换的目标径向速度估计新方法。基于VSAR地面运动目标信号模型,首先通过改进Radon变换实现模糊数和待定距离估计。进而,利用滑窗处理确定目标正确距离和模糊多普勒中心,实现运动目标速度估计和正确定位。新方法通过级联处理实现速度估计和定位,运算量小。最后,仿真结果证明了方法的正确性和有效性。     

一种天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达系统中,由于卫星平台和目标间存在高速径向运动,回波信号会产生距离徙动和多普勒走动,导致FFT相参积累增益降低,不利于微弱目标检测。为了提高检测性能,需要准确估计出目标的运动参数,并对回波信号进行运动补偿。首先建立了目标回波模型,分析了回波距离徙动和多普勒走动特性;其次利用Keystone变换校正回波距离徙动,并通过对多普勒模糊数的广义最大似然估计和MTD处理估计出目标的径向速度;然后对校正后的回波信号在方位向作延迟自相关处理,再利用FFT和Jacobson校正算法估计出目标的径向加速度;最后通过仿真实验验证了本文算法的有效性。     

单通道SAR无模糊估计快速运动目标速度

该文提出一种利用单通道相位信息无模糊估计地面运动目标径向速度方法。在距离频域做两视处理,并在多普勒域经过两视干涉处理,使得运动目标的干涉相位满足相位连续性假设。利用最小二乘线性拟合估计干涉相位关于多普勒频率的斜率,径向速度可由该斜率计算得到。该文方法具有不受相位缠绕影响的优点。相比于单通道幅度方法,该方法具有更高的估计精度和实时性。该方法在多普勒域能够同时估计多个目标径向速度。通过实测数据处理验证了该文方法的有效性。     

基于运动参数非搜索高速机动目标检测

该文提出一种新的高速机动目标检测与参数估计算法。首先,通过二阶Keystone变换(KT)消除距离频率与慢时间的二次耦合,并计算对称瞬时自相关函数(SIAF)。其次,对SIAF不同维依次进行尺度逆傅里叶变换(SIFT)、尺度傅里叶变换(SFT)和快速傅里叶变换(FFT)实现能量积累,在新的参数空间进行峰值检测得到径向速度模糊数和径向加速度估计值。最后,根据估计的参数构造补偿函数对距离徙动和多普勒扩散进行补偿,并通过KT算法实现目标检测和距离、模糊径向速度的估计,结合补偿的径向速度模糊数计算出不模糊径向速度。 由于不需要进行参数搜索,并且SIFT和SFT均能通过FFT快速实现,因此算法计算量得到大幅度减小。仿真实验验证了该算法的有效性。     

利用多普勒信息的无源相干定位技术

利用多普勒频率信息的第三方辐射源对动目标的无源相干定位技术，可获得高精度无模糊等优越的系统性能。在噪声环境中对动目标定位技术通常要求从系统的可观测性，估计性能，定位算法等方面时系统进行描述。文章基于两发一收的T^2／R无源相干定位系统。只利用多普勒频率信息时动目标进行状态估计，分析了系统的Cramer-Rao Bound（CRB）性能，并采用最大似然的估计算法对动目标进行定位。通过在数值单次与统计意义（Monte Carlo）上的仿真实验表明，利用多普勒频率信息的无源相干定位技术是可靠有效的。     

MIMO-VSAR及其一种优化的阵列配置

 由于阵元数目有限,传统的速度合成孔径雷达(VSAR)存在方位定位模糊的问题,难以准确地定位地面高速运动目标.本文将多输入多输出(MIMO)雷达与VSAR相结合,提出了新体制MIMO-VSAR雷达及其一种实用的优化阵列配置.与传统VSAR相比,MIMO-VSAR利用同时发送的正交信号,获得了远多于阵元数目的等效密集空间采样,有效地提高了动目标的无模糊定位范围.理论分析和仿真结果均证明了MIMO-VSAR及其优化配置的有效性.     

基于双天线回波互相关的切向运动目标检测

常规雷达探测仅处理单一天线回波,难以通过径向多普勒频率对相对于雷达切向运动目标进行检测和速度估计,为解决这一问题,文中提出了一种基于双天线回波互相关的切向运动目标检测方法,首先计算多周期不同接收天线互相关后得到的相位变化信息,后利用选带快速傅里叶变换(Zoom Fast Fourier Transform,ZFFT)获...     

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。     

Improved axis rotation MTD algorithm and its analysis

In radar detection, weak targets’ range migration often happens during long time integration. To detect weak targets effectively, an improved axis rotation moving target detection (IAR-MTD) is introduced and analysed in detail. IAR-MTD can detect weak targets by compensating the linear part of range migration via the axis rotation and coherently integrating the echoes via moving target detection (MTD). Then the realization of IAR-MTD is derived. Furthermore, the coherent integration gain of IAR-MTD is analysed, which is better than that of traditional MTD, Radon–Fourier transform (RFT) and Keystone transform (KT). Subsequently, to decrease the computational complexity of IAR-MTD, some suggestions are given. Besides, unambiguous Doppler estimation, the tolerance of acceleration, and the multi-target detection of IAR-MTD are analysed respectively. Finally, some numerical experiments are provided to show the performance of IAR-MTD in different conditions and testify the advantages of IAR-MTD over MTD, RFT and KT. The result indicates that IAR-MTD may effectively detect the weak moving targets with constant radial velocity and it is compatible with MTD radar system.

     

一种新的双孔径天线干涉SAR动目标检测方法

提出了一种基于双孔径天线沿航迹向干涉SAR进行动目标检测、测速及定位的新方法.该方法在分析杂波对消必要性的基础上,给出了进行地杂波对消、动目标检测、径向速度分量估计及定位的原理和实现方法.在恒虚警处理后,通过比较杂波对消后的残差图像与原始图像中运动目标和静止目标对消幅度的差异,检测出运动目标.同时,可以利用残差图象中杂波的对消特性进行运动目标径向速度的估算以及目标的定位.这种检测方法具有良好的杂波对消性能,能够完成被地面背景杂波掩盖的运动目标的检测、测速及定位.计算机仿真结果验证了其有效性.     

一种基于OFDM-LFM信号的PD雷达解模糊方法

为了解决线性调频脉冲多普勒雷达的距离模糊和速度模糊问题,采用了高脉冲重复频率的方式发射正交频分线性调频脉冲信号,并给出了一种用于解模糊的回波数据重排方案。这种重排方式可以解决最大无模糊距离和最大无模糊速度之间的矛盾,对重排后得到的数据矩阵进行脉冲压缩、动目标检测,最终得到的峰值可无模糊地体现目标的距离和速度。仿真结果证明了所提方法的有效性和可行性。     

一种基于SAR稀疏采样数据的动目标运动参数估计方法

该文针对地面动目标运动参数估计问题进行研究,提出一种利用单天线合成孔径雷达(SAR)稀疏采样数据的动目标2维速度估计方法。首先以目标2维速度为参数构建一个等效参数化模型将动目标回波数据转化为小斜视回波数据,然后利用改进的迭代阈值算法实现不同参数条件下的动目标2维成像,最后以成像结果的图像熵值为优化准则对初始模型参数进行搜索,从而获得准确的动目标运动参数。该方法以稀疏采样数据为输入,可以减少所需数据量,并且能够有效避免多普勒模糊问题,在较低信杂比条件下仍然能够准确估计出目标运动参数。仿真实验结果验证了所提动目标参数估计方法的有效性。     

Capabilities of Dual-Frequency Millimeter Wave SAR With Monopulse Processing for Ground Moving Target Indication

Ground moving target indication (GMTI) for synthetic aperture radar (SAR) provides information on nonstatic objects in radar imagery of a static ground scene. An efficient approach for GMTI is the use of multichannel SAR systems for a space- and time-variant analysis of moving targets. This allows the indication, correction of position displacement, and estimation of radial velocity components of moving targets in a SAR image. All three steps are possible due to a determinable Doppler frequency shift in the radar signal caused by radial target movement. This paper focuses on the millimeter wave (mmW) SAR system MEMPHIS with multichannel amplitude-comparison monopulse data acquisition and the ability to use carrier frequencies of 35 and 94 GHz simultaneously, making it a dual-frequency SAR. This paper includes mmW-specific SAR GMTI considerations, an adaptive algorithm to collect velocity and position information on moving targets with mmW monopulse radar, and a discussion on GMTI blind speed elimination and target velocity ambiguity resolving by dual-frequency SAR. To determine the capabilities of both, system and algorithm, three large-scale experiments with MEMPHIS in different environments are presented