基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法，包括对进行地面杂波抑制后的方位向相邻的雷达回波信号进行互相关操作；对进行互相关操作处理后的动目标回波信号进行统一的keystone变换；对keystone变换后的回波信号进行变尺度的WVD变换，使得动目标冲激线性谱平行于时间轴，然后对该冲激线性谱沿着时间轴做FFT变换实现机动目标信号的相干积累等；本发明专利技术具有极大的灵活性，更具有实际应用的价值，适用于低信噪比下对空中机动目标的检测等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法
本专利技术涉及雷达回波数据处理领域，更为具体的，涉及一种基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法。
技术介绍
要捕获空中机动目标必须对目标进行检测，发现目标后才能进行有效的跟踪和成像。因此，对空中运动目标进行检测尤为重要。目前对空中机动目标的检测主要通过逆合成孔径雷达(InverseSyntheticApertureRadar,ISAR)系统实现，通过地基或者岸基雷达发射电磁波照射地面或海面上方的目标获取其后向散射信息，进而实现空中运动目标的检测。然而，ISAR系统只能部署在陆面等固定场景，其灵活性受到极大的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法，具有极大的灵活性，更具有实际应用的价值，适用于低信噪比下对空中机动目标的检测等优点。本专利技术的目的是通过以下方案实现的：一种基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法，包括步骤：对进行地面杂波抑制后的方位向相邻的雷达回波信号进行互相关操作；对进行互相关操作处理后的动目标回波信号进行统一的keystone变换；对keystone变换后的回波信号进行变尺度的WVD变换，使得动目标冲激线性谱平行于时间轴，然后对该冲激线性谱沿着时间轴做FFT变换实现机动目标信号的相干积累。进一步地，地面杂波抑制包括步骤：对星载SAR系统的雷达回波数据进行DPCA相消处理。进一步地，所述雷达回波数据包括双通道雷达回波数据。进一步地，在地面杂波抑制前包括对空中机动目标进行建模的步骤，该步骤中，采用如下公式计算运动目标距离第m个通道的距离Rm(ta)，其中，卫星沿X轴方向速度为v，飞机初始位置为(0,Rb)，径向速度vr(ta)＝vr0+arta，横向速度va(ta)＝va0+aata，vr0为目标初始径向速度，ar为目标径向加速度，va0为目标初始横向速度，aa为目标横向加速度，ta为方位慢时间，m＝1,2，d1＝-D，d2＝0。进一步地，实现机动目标信号的相干积累后，在检测平面对SAR机动目标进行检测。进一步地，将检测方法的结果用于参数估计和/或成像聚焦操作。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种基于星载SAR平台实现空中机动目标的检测方法，相比于ISAR系统实现空中运动目标检测具有极大的灵活性。同时，本专利技术充分考虑了空中运动目标(如飞机、导弹等)的机动性，区别于现有SAR-GMTI方法对空中机动目标进行匀速直线运动的假设，因此本专利技术更具有实际应用的价值。具体的，本专利技术采用相邻互相关方法对运动目标进行降阶处理，通过keystone方法对动目标进行统一的走动校正，然后对动目标信号进行变尺度的WVD变换，最后通过傅里叶变换能够实现对机动目标的有效相干积累，而噪声信号是非相干的，进行WVD变换后其分布仍然是杂乱的，因而本专利技术适用于低信噪比下对空中机动目标的检测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为星载SAR平台运动目标观测在成像几何平面的投影模型示意图；图2为本专利技术空中机动目标检测的流程示意图；图3为利用本专利技术对空中机动目标检测结果；图4为图3的检测结果对应的距离剖面图；图5为图3的检测结果对应的方位剖面图。具体实施方式本说明书中所有实施例公开的所有特征(包括任何附加权利要求、摘要和附图)，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。如图1～5所示，一种基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法，包括步骤：对进行地面杂波抑制后的方位向相邻的雷达回波信号进行互相关操作；对进行互相关操作处理后的动目标回波信号进行统一的keystone变换；对keystone变换后的回波信号进行变尺度的WVD变换，使得动目标冲激线性谱平行于时间轴，然后对该冲激线性谱沿着时间轴做FFT变换实现机动目标信号的相干积累。进一步地，地面杂波抑制包括步骤：对星载SAR系统的雷达回波数据进行DPCA相消处理。进一步地，所述雷达回波数据包括双通道雷达回波数据。进一步地，在地面杂波抑制前包括对空中机动目标进行建模的步骤，该步骤中，采用如下公式计算运动目标距离第m个通道的距离Rm(ta)，其中，卫星沿X轴方向速度为v，飞机初始位置为(0,Rb)，径向速度vr(ta)＝vr0+arta，横向速度va(ta)＝va0+aata，vr0为目标初始径向速度，ar为目标径向加速度，va0为目标初始横向速度，aa为目标横向加速度，ta为方位慢时间，m＝1,2，d1＝-D，d2＝0。进一步地，实现机动目标信号的相干积累后，在检测平面对SAR机动目标进行检测。进一步地，将检测方法的结果用于参数估计和/或成像聚焦操作。在本专利技术的其他实施例中，结合附图对本专利技术基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法进行详细说明。图1为星载SAR平台对飞行中的飞机进行观测的工作几何模型在成像斜距平面的投影，其中卫星沿X轴方向速度为v，飞机初始位置为(0,Rb)，径向速度vr(ta)＝vr0+arta，横向速度va(ta)＝va0+aata，vr0为目标初始径向速度，ar为目标径向加速度，va0为目标初始横向速度，aa为目标横向加速度，这里充分考虑了空中运动目标机动特性。运动目标距离第m个通道的距离为其中，ta为方位慢时间，m＝1,2，d1＝-D,d2＝0。图2为本专利技术方法实施例的流程示意图。参照图2，首先在步骤S102中，为对地面杂波进行有效抑制，对双通道SAR系统进行DPCA处理。设雷达发射线性调频信号，则对多通道接收的该动目标的基频回波信号并行进距离脉压后为式中tr为距离快时间，σn为目标散射系数，c为光速，Ar(·)和Aa(·)分别为雷达LFM信号的窗函数和方位窗函数，γ是发射的线性调频信号的调频率，λ＝c/fc为中心频率对应的波长。取前后两个通道进行DPCA相消，可得相消后的结果在步骤S103中，对方位相邻的回波进行互相关操作，式(3)回波信号的相邻互相关表达式为R(τr,tm)＝∫I(tr,tm)I*(tr-τr,tm+1)dt(4)其中tm为方位离散后的时间，可以表示为tm＝m/PRF(PRF为脉冲重复频率，m＝1,2,3,…)，公式(3)中的常数相位项并不影响后面的分析，为公式表达的简洁，这里先将其忽略。公式(3)的距离频域表达式为根据时域相关等于频域共轭点乘，然后再作IFFT变换的原理可以知道，式(4)可以进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法，其特征在于，包括步骤：/n对进行地面杂波抑制后的方位向相邻的雷达回波信号进行互相关操作；对进行互相关操作处理后的动目标回波信号进行统一的keystone变换；对keystone变换后的回波信号进行变尺度的WVD变换，使得动目标冲激线性谱平行于时间轴，然后对该冲激线性谱沿着时间轴做FFT变换实现机动目标信号的相干积累。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法，其特征在于，包括步骤：
对进行地面杂波抑制后的方位向相邻的雷达回波信号进行互相关操作；对进行互相关操作处理后的动目标回波信号进行统一的keystone变换；对keystone变换后的回波信号进行变尺度的WVD变换，使得动目标冲激线性谱平行于时间轴，然后对该冲激线性谱沿着时间轴做FFT变换实现机动目标信号的相干积累。


2.根据权利要求1所述的基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法，其特征在于，地面杂波抑制包括步骤：对星载SAR系统的雷达回波数据进行DPCA相消处理。


3.根据权利要求1或2所述的基于星载SAR系统的空中机动目标检测方法，其特征在于，所述雷达回波数据包括双通道雷达回波数据。


4.根据权利要求1所述的基于星载SAR系统的空中机动目标检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学仕，杨泽民，田玉坤，陈林，曹春燕，靳云迪，翟厚臻，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51