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多通道合成孔径雷达地面动目标指示及宽域成像技术研究

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多通道合成孔径雷达地面动目标指示及宽域成像技术研究

作者：蒋朋辉南京航空航天大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(SAR)系统能够全天时全天候的进行高分辨成像,在军事及民用领域均占有重要地位。其中,采用多通道接收技术,并与地面动目标指示(GMTI)结合的多通道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... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)系统能够全天时全天候的进行高分辨成像,在军事及民用领域均占有重要地位。其中,采用多通道接收技术,并与地面动目标指示(GMTI)结合的多通道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),已成为GMTI中的关键技术之一。此外,多通道SAR系统还可以通过空域信号处理技术,恢复由于脉冲重复频率(PRF)较低导致的多普勒模糊问题,实现高分辨宽测绘带成像。本文围绕多通道SAR地面动目标检测及多普勒解模糊宽测绘带成像技术展开研究,主要内容如下:1研究了现有的多通道SAR-STAP杂波抑制技术。建立了机载多通道SAR信号模型,对动目标和静止目标在回波信号中存在的多普勒差异进行了详细的分析。在此基础上,对常用的杂波抑制方法进行了研究,重点研究了杂波抑制干涉(CSI)技术和图像域合成孔径雷达空时自适应(SAR-STAP)技术,并通过实测数据处理对两种算法的杂波抑制性能进行了验证。2研究了非高斯环境中多通道SAR动目标检测技术。分析了现有SAR-STAP算法在实际非高斯杂波环境中性能损失问题,引入Alpha稳定分布代替高斯分布建立非高斯杂波模型,在此基础上提出了一种基于Alpha稳定分布的新型SAR-STAP杂波抑制算法,该算法采用最小分数低阶矩无畸变(FrMVDR)准则实现自适应权矢量的计算,在非高斯环境中具备更好的鲁棒性。通过仿真实验及实测数据处理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杂波抑制性能明显优于原有算法。3研究了沿航迹多通道SAR多普勒解模糊宽测绘带成像技术。首先研究了采用滤波器组的非自适应多普勒解模糊技术及基于自适应数字波束形成器的多普勒解模糊技术,并通过仿真实验及实测数据处理进行了验证。针对由于平台速度不稳定导致在长合成孔径解模糊处理性能下降问题,提出了一种基于子孔径处理的长合成孔径时间多普勒解模糊算法,该算法将数据分为多个子孔径分别进行解模糊处理,然后拼接出不模糊的全孔径数据,经成像处理获得理想的高分辨宽测绘带SAR图像。实测数据处理结果表明,该算法能够有效的完成长合成孔径时间多普勒解模糊处理。

关键词：合成孔径雷达地面动目标指示 Alpha稳定分布空时自适应处理高分辨宽测绘带成像

多通道SAR高分辨率宽测绘带成像及地面动目标指示技术研究

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多通道SAR高分辨率宽测绘带成像及地面动目标指示技术研究

作者：郭子越南京航空航天大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统能够全天时全天候的进行高分辨成像,在军事及民用领域均占有重要地位。其中,多通道SAR系统,在高分辨宽测绘带成像(High-Resolution and Wide-Swath,HRWS)、地面动目标指示(Ground Moving... 详细信息

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统能够全天时全天候的进行高分辨成像,在军事及民用领域均占有重要地位。其中,多通道SAR系统,在高分辨宽测绘带成像(High-Resolution and Wide-Swath,HRWS)、地面动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI)和干扰抑制等方面都取得了不错的进展,成为了国内外研究的热点。本文围绕多通道HRWS-SAR信号处理中的多普勒频谱重构、通道误差校正、GMTI等关键技术展开研究。主要内容及创新点如下:1.研究了多通道HRWS-SAR多普勒频谱重构技术。分析了系统方位采样不足条件下,地面散射点回波中信号方位角和多普勒的对应关系,构建了多通道HRWS-SAR回波信号模型。研究了基于空域自适应处理的多通道SAR多普勒频谱重构算法,重点包括基于自适应波束形成和基于多个多普勒方向的解模糊算法,通过仿真和实测数据处理对两种算法的性能进行了验证。2.研究了多通道HRWS-SAR通道误差校正技术。分析了多通道接收系统通道误差产生的原因,构建了多通道HRWS-SAR通道误差模型。研究了现有基于信号子空间的通道误差校正方法,并采用机载三通道SAR实测数据验证了该方法的可行性。针对现有通道误差校正方法依赖参数模型、难以精确校正方位空变误差、鲁棒性差等问题,提出了一种基于孤立强散射点的通道误差校正方法,通过子孔径信号处理技术自动从模糊数据中提取成像场景中孤立强散射点回波信号,获得其不模糊的多普勒谱,并用于通道误差的估计,从而实现误差的精准校正,最终,采用机载四通道SAR实测数据处理结果对方法的可行性进行了验证。3.研究了多通道SAR同时HRWS成像及GMTI技术。研究了现有多通道SAR/GMTI的处理方法,包含动目标检测和动目标参数估计等技术。分析了在HRWS成像模式下(多普勒频谱混叠),多通道SAR/GMTI技术在地杂波抑制、目标径向速度估计方面存在的新问题。针对上述问题,提出了一套完整的多通道SAR同时HRWS成像及GMTI信号处理方案。该方案在完成频谱重构成像的同时,采用多普勒域SAR-STAP(Synthetic Aperture Radar Space Time Adaptive Processing)技术实现杂波抑制,并将数字聚束成像引入目标速度估计过程中,有效克服了速度模糊对估计结果的影响,实现动目标运动参数的精确估计。最终,该方法能够同时获取地面高分辨率SAR图像以及GMTI结果,并将目标真实位置及运动信息标注于图像上。文中采用了机载三通道SAR实测数据对该方案进行了验证。

关键词：多通道合成孔径雷达地面动目标指示高分辨宽测绘带成像多普勒模糊动目标参数估计

基于多通道SAR系统的ATI-RPCA地面动目标指示方法

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系统工程与电子技术 2021年第1期43卷 48-54页

作者：傅东宁廖桂生黄岩刘军西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071 东南大学毫米波国家重点实验室江苏南京210096 中国人民解放军63768部队陕西西安710600

针对强杂波背景下的多通道合成孔径雷达(multi-channel synthetic aperture radar,MC-SAR)系统,结合沿航迹干涉(along-track interferometry,ATI)方法和稳健的主成分分析(robust principal component analysis,RPCA)方法,提出一种ATI-RPCA的地面动目标指示方法。与传统的ATI方法相比,该方法可以提供更稳健的性能,但增加了一定的计算复杂度;与经典的RPCA算法相比,该方法可以降低虚警概率(probability of false alarm,PFA)并降低运算复杂度。总体而言,所提方法提供了较为稳健快速的目标检测性能,最后通过将所提方法应用到实测三通道SAR数据中,得到的结果与本文的理论分析一致。

关键词：多通道合成孔径雷达地面动目标指示沿航迹干涉稳健主成分分析方法虚警概率

基于改进FRACTA算法的多通道SAR动目标检测技术

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电子与信息学报 2010年第9期32卷 2201-2207页

作者：吴迪朱岱寅朱兆达南京航空航天大学信息科学与技术学院南京210016

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,... 详细信息

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。

关键词：合成孔径雷达地面动目标指示 FRACTA算法恒虚警检测

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一种基于动目标聚焦的SAR-GMTI方法

电子与信息学报 2016年第7期38卷 1738-1744页

作者：韦北余朱岱寅吴迪南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106

由于输入信杂噪比(Signal to Clutter Noise Ratio,SCNR)较低,杂波抑制后超高频(Ultra-High Frequency,UHF)波段合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像中剩余静止目标杂波导致系统虚警概率较高。该文提出一种动目标筛选方法,... 详细信息

由于输入信杂噪比(Signal to Clutter Noise Ratio,SCNR)较低,杂波抑制后超高频(Ultra-High Frequency,UHF)波段合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像中剩余静止目标杂波导致系统虚警概率较高。该文提出一种动目标筛选方法,能够判断恒虚警概率(Constant False Alarm Rate,CFAR)检测器检测到的目标是否为动目标。提出一种动目标原始数据恢复方法,能够从整幅SAR图像中恢复任意孤立点的多普勒相位历史。采用距离多普勒处理对恢复的数据成像,然后采用方位自聚焦处理对所成子图像进行重新聚焦。如果子图像中目标为静止目标,则聚焦前后子图像不变,否则图像被重新聚集。通过检测图像的变化可以排除虚假动目标。仿真及实测数据处理结果说明了该方法的有效性。

关键词：合成孔径雷达 w-K算法地面动目标指示超高频波段雷达

多角度SAR动目标检测技术及其高分三号实验验证研究

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雷达学报（中英文） 2020年第2期9卷 304-320页

作者：申文杰韩冰林赟胡玉新洪文中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室北京100190 北方工业大学北京100144

多角度SAR作为一种新的SAR模式,它具备对场景的长时间观测以及大合成孔径角两个优势。已有研究表明,这两点区别于传统SAR模式的优势,使得单通道系统也可以具备较强的动目标检测能力,即,无需增加雷达系统的复杂度,就可以实现在轨星载SAR... 详细信息

多角度SAR作为一种新的SAR模式,它具备对场景的长时间观测以及大合成孔径角两个优势。已有研究表明,这两点区别于传统SAR模式的优势,使得单通道系统也可以具备较强的动目标检测能力,即,无需增加雷达系统的复杂度,就可以实现在轨星载SAR系统动目标检测能力的拓展和提升。这也使得多角度SAR动目标研究成为新的研究热点。在研讨近年来多角度SAR-GMTI研究基础及发展现状的基础上,该文重点介绍了研究团队围绕高分3号开展的原理性验证实验研究,包括凝视聚束模式动目标检测方法研究、双通道动目实验模式、双通道凝视聚束GMTI模式研究等。通过上述研究,以期为在轨及规划星载SAR单通道GMTI工程实现、未来星载多角度SAR时序动态观测新型工作模式设计等奠定可行性研究基础。

关键词：多角度SAR 地面动目标指示高分3号凝视聚束模式双通道实验模式

机载干涉SAR/ISAR对地面慢速目标成像研究

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电子与信息学报 2003年第5期25卷 585-591页

作者：朱岱寅朱兆达南京航空航天大学电子工程系南京210016

该文研究用机载干涉SAR/ISAR技术对地面慢速目标成像,该技术利用SAR成像的距离和横向距离高分辨率,以及干涉仪的空域对消,实现杂波抑制,提高信杂比。动目标的真实方位由相位比较干涉仪测定。进而用ISAR处理得到慢速目标的高分辨图像.文... 详细信息

该文研究用机载干涉SAR/ISAR技术对地面慢速目标成像,该技术利用SAR成像的距离和横向距离高分辨率,以及干涉仪的空域对消,实现杂波抑制,提高信杂比。动目标的真实方位由相位比较干涉仪测定。进而用ISAR处理得到慢速目标的高分辨图像.文中详细讨论了机载干涉SAR/ISAR系统框图和工作原理,并导出了该系统中SAR、干涉仪空域对消和测向以及ISAR处理的定量关系式。理论分析和初步计算机仿真证明了这项技术的正确性。

关键词：地面动目标成像地面动目标指示干涉仪合成孔径雷达逆合成孔径雷达机载雷达 SAR ISAR

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基于干涉相位的虚假目标鉴别算法

系统工程与电子技术 2017年第2期39卷 282-290页

作者：刘业民邢世其庞礴张静克王雪松国防科学技术大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室湖南长沙410073 国防科学技术大学理学院湖南长沙410073

以具有地面动目标指示(ground moving target indication,GMTI)能力的三天线合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统为对象,研究了虚假目标的鉴别问题。在虚假目标干扰原理和动目标检测技术的基础上,分析了目标信号和干扰信号... 详细信息

以具有地面动目标指示(ground moving target indication,GMTI)能力的三天线合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统为对象,研究了虚假目标的鉴别问题。在虚假目标干扰原理和动目标检测技术的基础上,分析了目标信号和干扰信号的干涉相位特征;利用真假目标的干涉相位特征差异,提取了两种稳健的鉴别特征量,提出了一种基于干涉相位的虚假目标鉴别算法,给出了鉴别处理流程、算法的应用条件及计算量和复杂度;最后进行了仿真实验验证。理论分析和仿真实验均表明该鉴别算法的可行性和有效性。

关键词：合成孔径雷达地面动目标指示虚假目标干涉相位鉴别

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DBS高分辨成像及动目标轨迹处理

电波科学学报 2005年第5期20卷 637-641页

作者：王宏远危嵩孙文华中科技大学电子与信息工程系湖北武汉430074 承德石油高等专科学校电气电子系河北承德067000

简述了DBS成像方法的一般工作原理,经分析得出:在SAR/GMTI模式下,通过聚焦处理技术可有效的提高成像质量,并可通过多普勒搬移方法,将检测出的动目标在雷达图像中的方位位移去除,还原到其应该在的图像位置,得到动目标运动轨迹。利用雷达... 详细信息

简述了DBS成像方法的一般工作原理,经分析得出:在SAR/GMTI模式下,通过聚焦处理技术可有效的提高成像质量,并可通过多普勒搬移方法,将检测出的动目标在雷达图像中的方位位移去除,还原到其应该在的图像位置,得到动目标运动轨迹。利用雷达实测数据进行处理,得出了较满意的结果。

关键词：雷达成像多普勒波束锐化去调频斜率距离单元走动地面动目标指示