分布式卫星多发射波形－地面运动目标检测系统研究

 针对分布式小卫星雷达系统的地面低速运动目标检测,本文给出了一种新的基于多发射正交编码信号的单接收GMTI处理系统体制,详细分析了该系统对多发射正交编码波形的性能要求,并基于此给出了相应的正交波形优化设计方法.在这种新的系统体制中,采用不同卫星分别发射优化后的正交波形,在接收卫星上将回波信号分别和各个发射信号匹配得到不同发射卫星所对应的图像,然后利用基于图象域的多通道、多像素二维联合自适应处理进行地面低速运动目标检测,这样避免了多颗卫星之间的数据传送,提高了整个系统的实时处理性能.采用的正交波形优化设计方法以接收回波信号中匹配出各发射卫星的一维像性能为优化准则,即利用一维像的主瓣形状和旁瓣性能的约束来实现.波形正交性、算法收敛性、杂波相消以及动目标检测方面的仿真结果和性能分析验证了该系统以及相应算法的可行性和有效性.     

基于联合特征空间投影的SAR图像域杂波抑制

杂波抑制是实现地面慢速目标检测(GMTI,Ground Moving Target Indication)的前提条件.本文研究基于高分辨合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)图像在杂波起伏时地面动目标检测问题.利用沿航迹(along-track)多幅SAR图像的相关性,提出一种基于广义特征分解的联合噪声子空间投影杂波相消算法.理论分析和仿真结果表明该算法在一定程度上能够有效抑制杂波内部起伏,并且对SAR图像配准误差具有稳健性.     

基于压缩感知的双通道SAR地面运动目标检测方法研究

针对目前双通道SAR地面运动目标检测(GMTI)方法采样数据量过大的问题,该文提出一种基于压缩感知的双通道SAR运动目标检测方法。该方法首先沿方位向进行随机稀疏采样得到双通道原始回波数据,然后通过匹配滤波方法实现距离向聚焦,并利用压缩感知技术实现方位聚焦,最后运用传统相位中心偏置天线(DPCA)技术进行杂波抑制。通过公式推导从理论上分析了该算法利用双通道方位稀疏采样数据实现杂波抑制的可行性,同时详细分析了运动参数对目标成像的影响。仿真与实测数据实验表明该算法在方位向欠采样情况下仍具有良好的杂波抑制性能。     

分布式小卫星SAR系统地面运动目标检测方法

本文研究了分布式小卫星SAR系统的地面运动目标检测(GMTI)方法,并解决了小天线带来的距离/多普勒模糊,以及超稀疏阵带来的高旁瓣问题.本文方法的主要思想是利用空时自适应处理(STAP)把地面运动目标谱与杂波谱分离开,然后再利用SAR成像处理对分离开的地面运动目标谱进行聚焦.针对超稀疏阵的高旁瓣模糊问题,提出通过导向扫描空时平面来克服盲速影响.     

多通道MTI系统的幅相均衡技术

多通道接收技术在大测绘带、高分辨率SAR、GMTI、InSAR、多波段及多极化SAR中获得了广泛应用。在地面动目标检测时,由于多通道GMTI的最小可检测速度（MDV）要比单通道的MDV小,因此多通道GMTI是人们推崇的方案,但对多通道GMTI而言,必须解决多通道接收宽带信号系统的通道均衡问题,否则会降低系统的杂波抑制性能。针对这一问题,给出了一种适用于多通道接收GMTI系统通道校正的实现框图和基于FFT的校正方法,通过对三通道接收GMTI系统实测数据的处理,验证了该方法的有效性。     

基于距离走动效应的SAR运动目标检测算法

针对单通道合成孔径雷达无法检测慢速地面运动目标(GMTI)的问题,提出了一种基于距离走动效应对运动目标检测的新算法。首先对运动目标的回波频谱进行详细分解,提取了运动目标在距离压缩后距离走动曲线与地面静止目标的区别。基于此区别,通过对距离压缩后图像附加一对符号相反的距离走动相位,并在图像域对附加相位后的图像进行对消,可实现图像域地杂波的对消,以及运动目标的检测。通过设计仿真试验,验证了该算法可在图像域对静止回波进行有效抑制,从而检测出混叠在地杂波中的慢速运动目标。     

基于CSI-MD的地面动目标聚焦成像技术

对于合成孔径雷达(SAR)图像,地面静止场景中同时存在运动目标;由于其运动参数未知,动目标在SAR图像上呈现方位向偏移和散焦;而在高分辨条件下,运动目标更可能会存在跨距离单元徙动现象,从而影响运动目标的聚焦成像。文中结合多通道合成孔径雷达-地面动目标显示技术,提出了基于杂波抑制干涉(CSI)和子视图相关法(MD)的动目标聚焦成像技术。该方法结合多通道SAR图像信息,在CSI抑制杂波后进行动目标检测,根据动目标散焦范围挑出包含动目标的区域;然后,用MD算法估计动目标所在距离单元的方位调频率,重新设计方位匹配滤波函数,对该区域内散焦的运动目标聚焦成像。仿真数据和实测数据的处理结果均证明了该方法能较好地实现动目标的聚焦成像。     

用于分布式天基SAR系统低速运动目标检测的空时波形优化设计

本文提出了一种空时波形优化设计方法,该方法将零相关区序列集应用于多发单收体制下的分布式小卫星雷达系统,实现了在单颗接收卫星上直接进行地面运动目标检测（SAR-GMTI）,使得多颗卫星之间不需要进行通讯和数据传送。这种特殊的二相编码信号作为发射信号,其回波信号与多路发射信号分别进行匹配之后的输出信号均在特定区域（主峰旁边）值很小而且具有一致的主瓣形状和旁瓣形状,因此对于目标附近的强杂波具有很好的抑制作用。仿真结果验证了优化波形的有效性和可行性。     

基于正交64相编码信号的SAR-GMTI算法研究

地面运动目标检测(GMTI)主要是对地面运动目标进行检测和分类.但是由于受到地面大量杂波的影响,使得地面运动目标不易于检测,尤其是基于高速运动平台检测地面慢速运动目标,杂波谱展宽,运动目标淹没于主瓣杂波之内.针对波形优化设计的正交64相编码信号,应用于二发一收体制下的星载雷达系统,利用基于图像域的多通道、多像素二维联合自适应处理算法(多点消一点方法)进行合成孔径雷达-地面运动目标检测(SAR-GMTI).最后给出了计算机仿真,仿真结果和性能分析验证了该方法的有效性.     

单脉冲SAR地面动目标检测技术初探

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨成像雷达,但对运动目标的成像经常会出现模糊和方位向偏移.本文对文献[1]提到的利用单脉冲SAR实现地面动目标检测(GMTI)技术进行简单的介绍,该方法利用单脉冲系统接收的和/差通道的聚焦数据对成像场景中的动目标进行检测,并且进行方位向偏移校正,以及准确测得各个动目标的径向速度分量.     

基于冗余小波变换的高频地波雷达目标检测算法

为了从高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar, HFSWR)信号生成的复杂距离多普勒(Range Doppler, RD)图像中准确提取运动点目标, 提出了一种基于冗余小波变换(Redundant Discrete Wavelet Transformation, RDWT)的RD图像点目标检测算法.该算法根据点目标与海杂波、电离层杂波等特征的差异, 首先在距离方向进行自适应RDWT以去除海杂波和地杂波, 并在多普勒方向进行自适应RDWT以去除电离层杂波; 然后利用图像形态学运算对背景噪声进行了抑制; 最后进行阈值自适应分割以得到点目标.实验结果表明:该算法能有效抑制RD图像中的海杂波、电离层杂波和背景噪声, 能从复杂的RD图像中实现点目标的有效检测, 其检测性能优于改进的恒虚警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)算法.     

对图像配准误差稳健的分布式星载SAR地面运动目标检测及高精度的测速定位方法

图像配准误差、杂波相关性以及阵列误差等对分布式星载合成孔径雷达地面运动目标检测的性能有很大影响.针对这种情况,研究了一种基于多通道、多像素联合自适应处理的运动目标检测及测速定位联合实现方法,首先将多通道、多像素联合数据等效为一个简单的阵列模型,通过空间投影的方法估计出存在图像配准误差情况下的运动目标真实的导向矢量形式,然后利用最优波束形成的方法在抑制杂波的同时,通过搜索代价函数的峰值来估计动目标的径向速度,从而对其进行重新定位.性能分析及仿真结果表明,此方法大大提高了动目标检测性能及测速定位精度,对图像配准误差具有较强的稳健性.     

机载多输入多输出雷达脉冲相消杂波抑制方法

针对机载多输入多输出雷达杂波分布呈现空时耦合特性,该文提出了一种新的空时2维脉冲相消杂波抑制方法,通过利用雷达参数以及载机速度可以确定杂波分布轨迹这一先验信息,设计出一种简单有效的空时2维脉冲相消器,作为空时自适应处理(STAP)的杂波预滤波处理方法,进一步提高目标的检测性能。试验结果表明,该方法可以较为灵活地根据不同阵列结构来构造,不受布阵方式的限制,同时对于高速运动目标的检测也较为有效。     

多载频星载MIMO-SAR系统动目标检测技术研究

该文研究多载频星载MIMO-SAR系统动目标检测技术。针对多载频星载MIMO-SAR的特点,使用子空间投影的空频自适应处理抑制杂波,并提出一种双门限恒虚警检测器。双门限恒虚警检测器主要思想是各载频对应的回波信号通过SFAP杂波抑制后,使用剔除平均恒虚警检测动目标,得到各载频对应的检测结果,最后将检测结果使用二进制多次脉冲积累进行二次检测,进一步提高检测概率。仿真结果表明,空频自适应处理能有效抑制杂波;同时双门限恒虚警检测器将有助于进一步提高多载频星载MIMO-SAR系统动目标检测性能。     

检测SAR图像中径向慢速动目标

该文提出了一种从SAR图像中检测径向匀速动目标的方法,将SAR图像信号在频域分为正频部分和负频部分,静止背景的正负频分布对称,而径向动目标的多普勒质心与静止背景相比有一频移,信号在正负频域能量分布不对称。将分开的正负频域信号分别回到时域成像,计算这两幅复图像对应位置的模差绝对值,可对消静止背景,突显出径向动目标。仿真数据表明本算法有效。     

单脉冲机载火控雷达地面动目标检测方法

提出了一种单脉冲机载火控相控阵雷达的主杂波谱区低速运动目标检测方法,该方法结合单脉冲精确测角和杂波谱展宽后在频域能量分散的特点,采用多普勒通道测量角度值与其对应的杂波单元的角度值的误差作为检测统计量,以实现极低速地面运动目标的检测.分析和仿真结果表明,在波束扫描方位角增加引起杂波谱严重展宽时,该方法仍然具有良好的极低速运动目标检测性能.     

基于混合积累的VSAR地面运动目标检测和定位

基于多通道复图像联合处理,速度合成孔径雷达（VSAR）可有效抑制地物杂波,实现地面运动目标检测和定位。但运动目标图像散焦和速度模糊也限制了VSAR的微弱目标检测性能,同时导致了快速目标的方位定位模糊问题。为此,提出了基于距离-多普勒-速度域混合积累的VSAR运动目标处理新方法,显著改善了微弱运动目标检测性能,并可实现快速目标的速度解模糊和正确定位。新方法无需改变VSAR的系统结构,工程实用价值高。最后,数值仿真实验的结果证明了新方法的有效性。     

机载SAR 对地面慢速运动目标的DPCA-CFAR 联合检测方法

在机载合成孔径雷达(SAR)动目标检测中,由于地面慢速运动目标速度较小,因此很容易被地面强主瓣杂波淹没而检测不到。文中针对地面慢速运动目标的运动特点,提出基于分数阶傅里叶变换(Frft)的DPCA鄄CFAR 联合检测的方法,在采用天线相位中心偏置(DPCA)技术进行杂波抑制的基础上进行恒虚警(CFAR)处理,从而检测到运动目标,并且根据DPCA 对消后的信号幅度和CFAR 检测门限推导了最小可检测速度,说明了提出的算法对慢速运动目标的检测性能,并进一步采用Frft 方法估计出目标速度,最后通过仿真对算法的有效性进行了验证。     

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.     

一种非均匀环境中双端口干涉SAR/GMTI杂波抑制算法

 本文针对非均匀环境对杂波抑制干涉SAR/GMTI系统的影响,提出了一种新的自适应杂波抑制算法,利用系统参数、成像几何关系以及接收通道误差推算空域对消权系数的先验值,并将其作为约束条件来控制自适应算法的求解,从而得到对消权系数较为准确的估计值.实测数据处理结果表明,此算法能够在非均匀环境中有效地降低权系数的估计误差,从而达到满意的杂波抑制效果.是一种实际可行的双(多)端口杂波抑制方案.