广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法及装置。所述方法包括：根据等效斜距方程和运动目标斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系；获取等效后的回波信号，根据回波信号和等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，进而提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据相位信息以及运动目标与静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度，进而构建观测模型，得到运动目标的三维速度；采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，并结合三维速度，得到运动目标的三维位置。采用本方法能够实现机载WasSAR起伏路面动目标的三维轨迹重构，提高WasSAR

【技术实现步骤摘要】
广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法及装置


[0001]本申请涉及雷达信号处理
，特别是涉及一种广角凝视SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)起伏路面动目标三维轨迹重构方法及装置。

技术介绍

[0002]由于全天候昼夜工作能力，SAR成像技术在战场感知、土地测绘、冰雪监测等多领域发挥重要作用。早前，SAR主要用于获取地面静止目标的可视化图像信息，为激发信息获取潜能，SAR与GMTI(Ground Moving Target Indication，地面动目标指示)结合，在获取观测场景图像的同时实现动目标检测、估计、跟踪及成像以获取动目标信息感知能力。通过SAR
‑
GMTI实现动目标轨迹重构是掌握动目标运动状态情报的有力手段，但传统条带直线SAR
‑
GMTI只能获取短时段动目标信息，缺乏持续性跟踪能力与轨迹重构功能。
[0003]WasSAR(Wide
‑
Angle Staring SAR，广角凝视合成孔径雷达)是指雷达平台围绕观测场景做圆周/曲线运动，同时天线波束始终指向观测场景的雷达工作模式。由于成像角度宽、观测时间长等优势，WasSAR受到研究人员的空前关注，而WasSAR
‑
GMTI能够实现长时间局部区域动目标持续跟踪监视，具有极高的情报侦察能力。与常规SAR
‑
GMTI类似，多通道WasSAR
‑
GMTI的目标探测速度范围优于单通道WasSAR/>‑
GMTI，可以处理主瓣杂波谱内的慢速运动目标。
[0004]现实起伏地形中的运动目标具有三维运动特性，目前WasSAR
‑
GMTI主要针对二维运动目标模型，如何在机载多通道WasSAR工作模式下实现WasSAR起伏路面动目标三维轨迹重构是一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法及装置。
[0006]一种广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法，所述方法包括：
[0007]根据广角凝视SAR的真实观测几何图，得到运动目标斜距方程，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系；
[0008]获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号；
[0009]根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标与静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度，根据所述径向速度构建观测模型，求解所述观测模型，得到运动目标的三维速度；
[0010]采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，根据所述各阶系数估计值以及所述三维速度，得到运动目标的三维位置。
[0011]一种广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构装置，所述装置包括：
[0012]等效处理模块，用于根据广角凝视SAR的真实观测几何图，得到运动目标斜距方程，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系；
[0013]动目标表征模块，用于获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号；
[0014]三维速度估计模块，用于根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标和静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度，根据所述径向速度构建观测模型，求解所述观测模型，得到运动目标的三维速度；
[0015]三维位置估计模块，采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，根据所述三维速度信息，得到运动目标的三维位置，根据所述三维位置，实现动目标轨迹重构。
[0016]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0017]根据广角凝视SAR的真实观测几何图，得到运动目标斜距方程，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系；
[0018]获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号；
[0019]根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标与静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度，根据所述径向速度构建观测模型，求解所述观测模型，得到运动目标的三维速度；
[0020]采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，根据所述各阶系数估计值以及所述三维速度，得到运动目标的三维位置。
[0021]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0022]根据广角凝视SAR的真实观测几何图，得到运动目标斜距方程，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系；
[0023]获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号；
[0024]根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标与静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度，根据所述径向速度构建观测模型，求解所述观测模型，得到运动目标的三维速度；
[0025]采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，根据所述各阶
系数估计值以及所述三维速度，得到运动目标的三维位置。
[0026]上述广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法及装置，通过运动目标斜距方程和与运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系，利用等效斜距方程可以得到等效后的WaSAR回波信号，并根据回波信号和等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到运动目标表征信号，接着，利用运动目标表征信号获取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据相位信息以及真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系进一步得到干涉相位，从而得到观测模型，求解观测模型以估计运动目标的三维速度，然后，利用求解得到的三维速度和多阶参数估计方法估计运动目标的三维位置，根据三维位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法，其特征在于，所述方法包括：根据广角凝视SAR的真实观测几何图，得到运动目标斜距方程，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系；获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号；根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标与静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度，根据所述径向速度构建观测模型，求解所述观测模型，得到运动目标的三维速度；采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，根据所述各阶系数估计值以及所述三维速度，得到运动目标的三维位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系的步骤，包括：将所述真实观测几何图中的运动目标等效为等效观测几何图中的静止目标，得到等效斜距方程为：为：其中，R
m,cal
(t
a
；r
p
)为等效斜距，a为广角凝视SAR原始距离向加速度，η为等效后的斜视角，V为方位向合成初速度，γ为等效系数，v
a
为广角凝视SAR原始距离向速度，为运动目标在通道m中的等效位置，为载机等效高度，β1、β2、β3为旋转角度，d
1m
为通道m到通道1的距离；根据所述等效斜距方程和真实观测几何图中的静止目标对应的静止目标斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系为：其中，r
a
为载机圆周运动半径，H为载机高度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回波信号为：
其中，为广角凝视SAR回波信号，为电磁波传播的快时间，σ
P
为运动目标P的散射系数，K
r
为发射信号的距离调频率，T
p
为发射信号持续时间，R
m,cal
(t
a
；r
p
)为等效斜距，R
ref
为参考斜距，c为光速，j为虚数单位符号，λ为波长，exp(
·
)表示以自然常数e为底的指数操作，π表示圆周率。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号的步骤，包括：获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，采用后向投影算法根据所述回波信号进行成像处理，得到子孔径图像；根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号为：其中，I
(m)
(x,y)表示运动目标表征信号，T
sub
为子孔径持续时间，f
c
为载频，sinc(
·
)为辛格函数，λ为广角凝视SAR发射波的波长，s为广角凝视SAR回波信号，λ为广角凝视SAR发射波的波长，s为广角凝视SAR回波信号，r
t
为真实观测几何图中的静止目标位置，表示r
t
附近的网格点，r
a
为载机圆周运动半径。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标和静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度包括：根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息为：其中，θ
el
表示下视角，ψ为雷达相对于目标的瞬时斜视角，φ
(m)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：安道祥，葛蓓蓓，宋勇平，陈乐平，冯东，周智敏，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：