用于减轻地基雷达图像中的模糊效应的方法和设备技术

用于减轻地基雷达图像中的模糊效应的方法和设备。在减轻雷达图像中的模糊效应的方法中，在雷达传感器单元中选择脉冲重复频率值，使得得到直至最大明确速度的被观察场景中的目标的径向速度测量结果，还选择径向速度阈值，以分别在基本静止目标与可能的快速移动目标之间进行辨别。场景是通过向目标发射发送信号并且从目标接收对应反向散射信号来进行常规扫描的，进而对原始数据进行多普勒处理，以根据径向速度是否低于径向速度阈值，来分别辨别与基本静止目标相关的第一数据以及与快速移动目标相关的第二数据；从经多普勒处理的数据中去除第二数据，根据剩余的第一数据，即，仅基于基本静止目标来形成雷达图像。该方法减少伪像发生。伪像发生。伪像发生。

【技术实现步骤摘要】
用于减轻地基雷达图像中的模糊效应的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种用于减轻由地基(ground
‑
based(GB))雷达系统，特别是由地基合成孔径雷达(GB
‑
SAR)系统获得的图像中的模糊效应(blurring effect)的方法。
[0002]本专利技术还涉及GB雷达系统，尤其涉及执行这种方法的GB
‑
SAR雷达系统。

技术介绍

[0003]GB雷达是一种基于雷达的地面遥感成像技术，适用于提供被测量场景的变形和地形的精确信息，这些信息可以通过利用干涉技术从GB雷达复杂图像中导出。诸如对小变形的高灵敏度、长测量距离(range)、短采集时间以及大成像能力的突出特征，使该技术对诸如全站仪、激光扫描仪、GNSS接收器、卫星SAR的变形测量技术形成补充。图1示意性地示出了包括雷达天线单元20和雷达传感器单元30的雷达系统10。雷达天线单元20包括一个或更多个天线21以发射发送信号(transmission signal)22，并且响应于该发送信号，从被监测场景1中存在的目标21、22、
…
、2
j
、
…
、2
n
、3接收反向散射信号23。
[0004]然而，常规的GB雷达图像处理依赖于静止的目标场景，即，在图像采集期间，假设被监测场景中不会发生明显的移动。正相反，移动目标3可以与基本静止目标2
j
，j＝1、
…
、n一起存在于场景1中，该移动目标具有相对(即，相对于雷达天线单元20测量的)径向速度V
R、f
，该相对径向速度可以显著高于基本静止目标的相对径向速度V
R、j
。因此，移动目标3会在由GB雷达系统生成的图像中造成不需要的模糊效应。
[0005]更具体地，GB
‑
SAR系统是这样一类GB雷达系统，即，其被配置成重复微波信号发送和接收步骤，同时以给定扫描速度Vs沿着给定轨迹γ行进，如图2中示意性地描绘的。
[0006]成像能力是通过利用合成孔径雷达(SAR)技术实现的。SAR聚焦技术利用多普勒原理：通过测量移动传感器与静止目标2之间的相对径向速度v
R
(如图3所示)，可以通过以下关系检索目标角坐标θ：
[0007]v
s
·
sin(θ)＝v
R
ꢀꢀꢀꢀ
[1][0008]如可以在图3中看出，其中，速度矢量v
s
和v
R
是以与雷达天线单元成一体的参考系来表示的。
[0009]常规的SAR图像处理也依赖于静止的目标场景，因此，在SAR图像中，移动目标显得不聚焦或不清楚。
[0010]这种效应在GB
‑
SAR图像中尤为明显，如图4所示：在图像采集期间，与移动目标相关联的信号会影响与移动目标处于同一径向距离内的所有邻近像素。这导致形成圆形冠状扇区91的多个拱。自最早的GB
‑
SAR系统实验以来，这种效应就已被注意到。
[0011]在Jungner1中给出了并且这里在图5和图6中示出了这种效应的另一些示例，它们分别是在监测港口区域和教堂外墙时获得的雷达图像。在图5中，伪像92是由游轮的横向移动引起的，而在图6中，伪像93是由于起重机的臂在绕垂直桅杆转动，因此影响了雷达图像的大部分区域。
[0012]直到现在，已经通过设法最小化GB
‑
SAR扫描时间来尝试减轻这个问题，举例来说，
如在Cuenca2中。然而，这种方法是无法无限期地遵循的：为了保持总发送能量水平，在减少扫描时间的同时，应当利用越来越高的功率水平，而这在技术和经济上都是不利的。在任何情况下，正如同一工作中所述那样，通过减少扫描时间无法完全抑制移动目标的效应。

技术实现思路

[0013]因此，本专利技术的目的是提供一种用于减轻GB雷达图像中的模糊效应(即，在采集场景的雷达图像时，因可能在该场景中存在的快速移动目标而造成的伪像)的方法。
[0014]本专利技术的特定目的是提供这样一种方法，即，该方法可以减轻GB
‑
SAR图像中发生的模糊效应，即，用于抑制影响与快速移动目标位于同一距离内的像素的不需要的快速移动目标贡献。
[0015]本专利技术的另一特定目的是提供这样一种方法，即，该方法不需要为了减少模糊效应而减少扫描时间(在相同的发送功率下，减少扫描时间会降低总能级，从而劣化雷达图像质量)。
[0016]本专利技术进一步的特定目的是提供这样一种方法，即，该方法还使得可以跟踪场景中的快速移动目标，特别是提供与该快速移动目标相关的警报信号。
[0017]而且，本专利技术的目的是提供一种执行这种方法的设备。
[0018]这些和其它目的是通过用于减轻GB雷达图像中的上述不希望的模糊效应的方法和设备来实现的。
[0019]根据本专利技术的一个方面，提供了一种减轻包括多个目标的场景的地基雷达图像中的模糊效应的方法，所述方法包括以下步骤：
[0020]‑
预先设置地基雷达系统，该地基雷达系统包括雷达天线单元和雷达传感器单元，
[0021]该雷达传感器单元被配置成，获得目标的相应的距离测量结果和相应的径向速度测量结果，
[0022]‑
在雷达传感器单元中选择脉冲重复频率值，即，由雷达天线单元在一个时间单位内发送的脉冲数，使得可以获得直至目标的最大明确速度的径向速度测量结果；
[0023]‑
选择径向速度阈值，该径向速度阈值是在以下目标当中定义的：
[0024]‑
具有低于或等于径向速度阈值的径向速度的多个基本静止目标；
[0025]‑
具有高于径向速度阈值的径向速度的至少一个快速移动目标；
[0026]‑
通过雷达系统扫描该场景，包括使雷达天线单元发射发送信号的步骤，以及响应于该发送信号从相应目标接收反向散射信号的步骤；
[0027]‑
从反向散射信号提取原始数据，该原始数据与包括基本静止目标和快速移动目标的目标相关；
[0028]‑
对原始数据进行多普勒处理，获得包含所述径向速度测量结果的经多普勒处理的数据，以便根据径向速度测量结果是低于径向速度阈值还是不低于径向速度阈值，来分别辨别：
[0029]‑
与基本静止目标相关的第一数据，以及
[0030]‑
与快速移动目标相关的第二数据，
[0031]‑
从经多普勒处理的数据中去除第二数据，单独获得与基本静止目标相关的第一数据；
[0032]‑
根据第一数据形成该场景的雷达图像，该雷达图像仅表示基本静止目标。
[0033]根据本专利技术的另一方面，提供了一种地基雷达系统，该地基雷达系统包括：
[0034]‑
雷达天线单元和雷达传感器单元，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减轻包括多个目标(2
j
、3)的场景(1)的地基雷达图像(40)中的模糊效应的方法，所述方法包括以下步骤：
‑
预先设置(100)地基雷达系统(10)，所述地基雷达系统包括雷达天线单元(20)和雷达传感器单元(30)，所述雷达传感器单元(30)被配置成获得所述多个目标(2
j
、3)的相应的距离测量结果(r)和相应的径向速度测量结果(v
R
)，
‑
在所述雷达传感器单元(30)中选择(110)脉冲重复频率PRF值，使得能够获得直至所述多个目标(2
j
、3)的最大明确速度(v
max
)的所述径向速度测量结果；
‑
选择(101)径向速度阈值(v
*
)，所述径向速度阈值(v
*
)是在以下所述多个目标(2
j
、3)当中定义的：
‑
多个基本静止目标(2
j
)，所述多个基本静止目标(2
j
)的径向速度(v
R，j
)低于或等于所述径向速度阈值(v
*
)；
‑
至少一个快速移动目标(3)，所述至少一个快速移动目标(3)的径向速度(v
R，f
)高于所述径向速度阈值(v
*
)；
‑
由所述雷达系统(10)扫描(120)所述场景(1)，该扫描步骤包括：使所述雷达天线单元(20)发射发送信号(22)的步骤；以及响应于所述发送信号(22)从相应的所述目标(2
j
、3)接收反向散射信号(23)的步骤；
‑
从所述反向散射信号(23)提取(130)原始数据(25)，所述原始数据(25)与包括所述基本静止目标(2
j
)和所述快速移动目标(3)的所述多个目标(2
j
、3)相关；
‑
对所述原始数据(25)进行多普勒处理(140)，获得包含所述径向速度测量结果(v
R
)的经多普勒处理的数据(27)，以便根据所述径向速度测量结果(v
R
)是低于所述径向速度阈值(v
*
)还是不低于所述径向速度阈值(v
*
)，来分别辨别：
‑
与所述基本静止目标(2
j
)相关的第一数据(32)，以及
‑
与所述快速移动目标(3)相关的第二数据(33)；
‑
从所述经多普勒处理的数据(27)中去除(150)所述第二数据(33)，单独获得与所述基本静止目标(2
j
)相关的所述第一数据(32)；
‑
根据所述第一数据(32)形成(160)所述场景(1)的雷达图像(40)，所述雷达图像(40)仅表示所述基本静止目标(2
j
)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述雷达传感器单元(30)的所述脉冲重复频率值是按这样的方式进行选择的，即，所述最大明确速度(v
max
)高于所述快速移动目标(3)的所述径向速度(v
R，f
)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，扫描(120)所述场景(1)的所述步骤包括以下步骤：以预定扫描速度(V
S
)沿着轨迹(γ)以机械的方式改变所述雷达天线单元(20)的位置，所述雷达天线单元具有预定视场角度(
±
θ
FOV
)。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：IDS地质雷达有限公司，
类型：发明
国别省市：