本文關(guān)鍵詞：SAR-GMTI系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)快速估計(jì)方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雷達(dá)技術(shù)是以電磁波為載體,具有全天時(shí)、全天候和遠(yuǎn)距離探測(cè)的優(yōu)勢(shì)。地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(GMTI)作為雷達(dá)技術(shù)的重要分支,能夠有效檢測(cè)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo),是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤與識(shí)別的基本前提。將GMTI與SAR相結(jié)合,在對(duì)觀測(cè)場(chǎng)景成像的同時(shí),能夠偵測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo),并可以將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位于SAR圖像上,極大的豐富了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息,在軍用和民用方面都具有重要應(yīng)用價(jià)值。但在SAR-GMTI實(shí)際應(yīng)用中,運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)不僅造成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像結(jié)果散焦不利于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別,而且使得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)方位位置偏離其真實(shí)位置導(dǎo)致不能正確定位。同時(shí),運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤和分類的重要參考依據(jù)。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度主要面臨模糊估計(jì)(相位法)和運(yùn)算量巨大(幅度法)的問(wèn)題,而運(yùn)動(dòng)目標(biāo)方位向速度主要面臨搜索導(dǎo)致的運(yùn)算量大的問(wèn)題,這都不利于對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)實(shí)時(shí)性要求較高的現(xiàn)代SAR-GMTI系統(tǒng)。所以,研究運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)的快速估計(jì)方法具有重要意義。論文針對(duì)以上問(wèn)題,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1.針對(duì)SAR-GMTI系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度估計(jì)存在相位模糊的問(wèn)題,提出一種雙通道距離頻率干涉相位解徑向速度模糊的方法,其本質(zhì)是利用了不同距離頻率對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)徑向速度解模糊。該方法通過(guò)構(gòu)造干涉相位與距離頻率的線性關(guān)系,利用干涉相位隨距離頻率變化的斜率實(shí)現(xiàn)徑向速度無(wú)模糊估計(jì)。當(dāng)相鄰距離頻率對(duì)應(yīng)的干涉相位之差小于π時(shí),利用模糊的干涉相位估計(jì)的斜率與無(wú)模糊的干涉相位估計(jì)的斜率相同,即該斜率與干涉相位纏繞無(wú)關(guān),所以所提方法具有不受相位纏繞影響的優(yōu)點(diǎn)。將所提方法與相位中心偏置天線技術(shù)相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)所提方法在雜波背景下無(wú)模糊估計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度。利用相位纏繞、雜波背景等方面仿真分析和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了所提方法的有效性。2.針對(duì)徑向速度估計(jì)存在相位模糊的問(wèn)題,提出一種基于單通道多普勒域相位信息解徑向速度模糊方法。在合成孔徑時(shí)間內(nèi),恒定的徑向速度導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在不同觀測(cè)視角下保持恒定的多普勒中心偏移,即多普勒頻率對(duì)應(yīng)的相位是隨徑向速度恒定變化的,利用相位隨多普勒頻率變化的斜率即可實(shí)現(xiàn)徑向速度估計(jì)。所提方法首先在距離頻域做兩視處理,分別轉(zhuǎn)換到多普勒域做干涉處理,使得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的干涉相位滿足相位連續(xù)性假設(shè)。利用最小二乘線性擬合估計(jì)干涉相位關(guān)于多普勒頻率的斜率,徑向速度可由該斜率計(jì)算得到。將所提方法應(yīng)用于估計(jì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度的情況,分析了在距離脈壓域可分、多普勒域可分和距離頻域-多普勒域可分的條件,能夠在多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)情況下實(shí)現(xiàn)分別估計(jì)單一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度。該方法不僅具有較高的實(shí)時(shí)性,而且在多普勒域能夠同時(shí)估計(jì)多個(gè)目標(biāo)徑向速度,具有較高實(shí)用價(jià)值。仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了所提方法的有效性。3.針對(duì)幅度法(Radon變換)估計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度所面臨的巨大運(yùn)算量問(wèn)題,提出了一種基于Radon變換的快速估計(jì)方法。該方法通過(guò)開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在Radon域失配結(jié)果的幾何信息,構(gòu)造Radon變換角度與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離走動(dòng)傾斜角度的幾何關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度的無(wú)模糊估計(jì)。在該方法中,運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度可以通過(guò)兩次Radon變換結(jié)果計(jì)算而非搜索得到。所提方法通過(guò)利用幾何信息,將傳統(tǒng)Radon變換估計(jì)方法的二維搜索問(wèn)題降為一維搜索問(wèn)題,大大降低了運(yùn)算量,而且避免了傳統(tǒng)Radon變換角度搜索步長(zhǎng)的折衷選擇問(wèn)題。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中的雜波、噪聲和測(cè)量誤差等影響,通過(guò)開(kāi)發(fā)利用Radon域的幾何信息,分別提出了穩(wěn)健的方法(CSRT、NBRT和ALRT),既保證了方法的一致性,又從新的角度去考慮問(wèn)題,創(chuàng)新的提出了有效的解決方法。將三種穩(wěn)健方法CSRT、 NBRT和ALRT相結(jié)合,使得聯(lián)合后Radon變換方法(URT)同時(shí)具備三種方法的優(yōu)點(diǎn),更適合在實(shí)際環(huán)境中應(yīng)用。仿真試驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理定性和定量驗(yàn)證了所提方法的有效性,將URT方法用于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理,取得了較好的估計(jì)效果。4.針對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)方位向速度和多普勒調(diào)頻率估計(jì)由于搜索導(dǎo)致的巨大運(yùn)算量問(wèn)題,提出了基于分?jǐn)?shù)階Fourier變換的快速估計(jì)方法。該方法通過(guò)分析失配結(jié)果邊緣曲線所構(gòu)成的函數(shù),而該函數(shù)的最優(yōu)值對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)方位向速度和多普勒調(diào)頻率信息。通過(guò)兩次分?jǐn)?shù)階Fourier變換抵消失配結(jié)果邊緣曲線函數(shù)中的常數(shù)項(xiàng),構(gòu)造分?jǐn)?shù)階Fourier變換角度與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)頻角度的關(guān)系,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)方法向速度和多普勒調(diào)頻率的估計(jì)。該方法由于只利用了兩次分?jǐn)?shù)階Fourier變換,避免了由于搜索導(dǎo)致的運(yùn)算量巨大和搜索步長(zhǎng)折衷選擇的問(wèn)題,具有較高的實(shí)時(shí)性。針對(duì)SAR系統(tǒng)方位向不滿足奈奎斯特采樣定律的情況,提出了利用壓縮感知高效實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的稀疏成像,該方法利用了所提分?jǐn)?shù)階Fourier變換快速估計(jì)方法的思想,通過(guò)三次稀疏恢復(fù)即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的稀疏成像,避免了傳統(tǒng)方法冗余字典搜索導(dǎo)致的巨大運(yùn)算量。仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了所提方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：合成孔徑雷達(dá) 地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè) 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)快速估計(jì) Radon變換 分?jǐn)?shù)階Fourier變換
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN957.52
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 符號(hào)對(duì)照表13-14
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表14-18
• 第一章 緒論18-32
• 1.1 研究背景和意義18-20
• 1.2 SAR-GMTI系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀20-27
• 1.2.1 機(jī)載SAR-GMTI20-23
• 1.2.2 星載SAR-GMTI23-27
• 1.3 SAR-GMTI技術(shù)的研究歷史與現(xiàn)狀27-29
• 1.3.1 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)27-28
• 1.3.2 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)28-29
• 1.4 論文的主要內(nèi)容和安排29-32
• 第二章 距離頻率干涉相位解運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度模糊方法32-46
• 2.1 引言32-33
• 2.2 雙通道距離頻率干涉相位解徑向速度模糊方法33-36
• 2.2.1 問(wèn)題提出33
• 2.2.2 雙通道距離頻率干涉相位估計(jì)方法33-36
• 2.3 性能分析36-41
• 2.3.1 雜波背景下的應(yīng)用36-37
• 2.3.2 相位纏繞的影響37-38
• 2.3.3 相位敏感性分析38-40
• 2.3.4 系統(tǒng)流程40-41
• 2.4 仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理41-45
• 2.4.1 理想情況41-42
• 2.4.2 估計(jì)性能分析42-43
• 2.4.3 雜波背景43-44
• 2.4.4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)44-45
• 2.5 總結(jié)45-46
• 第三章 單通道多普勒域相位無(wú)模糊估計(jì)快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度46-64
• 3.1 引言46-47
• 3.2 問(wèn)題提出47-49
• 3.2.1 信號(hào)模型47-48
• 3.2.2 相位連續(xù)性假設(shè)48-49
• 3.3 單通道兩視干涉相位無(wú)模糊估計(jì)方法49-53
• 3.3.1 理想情況49-51
• 3.3.2 方位向速度的影響51-53
• 3.4 多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度估計(jì)53-55
• 3.4.1 距離脈壓域分離53-54
• 3.4.2 多普勒域分離54
• 3.4.3 距離頻域-多普勒域分離54-55
• 3.5 系統(tǒng)流程55-56
• 3.6 仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理56-62
• 3.6.1 相位纏繞的影響57
• 3.6.2 兩視距離頻率單元間隔的影響57-59
• 3.6.3 估計(jì)性能分析59-60
• 3.6.4 在多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)情況下的應(yīng)用60-61
• 3.6.5 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理61-62
• 3.7 結(jié)論62-64
• 第四章 基于Radon變換的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度快速估計(jì)方法64-94
• 4.1 引言64-65
• 4.2 信號(hào)模型65-71
• 4.2.1 距離徙動(dòng)校正66-68
• 4.2.2 傳統(tǒng)基于幅度的徑向速度估計(jì)方法68-71
• 4.3 基于Radon變換的高效估計(jì)方法71-76
• 4.3.1 ERT方法的基本原理71-74
• 4.3.2 閾值選擇分析74-76
• 4.4 穩(wěn)健方法76-86
• 4.4.1 雜波背景77-81
• 4.4.2 噪聲背景81-83
• 4.4.3 存在歸一化投影長(zhǎng)度測(cè)量誤差情況83-84
• 4.4.4 綜合考慮84-86
• 4.5 仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理86-92
• 4.5.1 與傳統(tǒng)估計(jì)方法對(duì)比分析86-88
• 4.5.2 雜波背景88-89
• 4.5.3 噪聲背景89
• 4.5.4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理89-92
• 4.6 結(jié)論92-94
• 第五章 基于FRFT的方位向速度快速估計(jì)及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)快速稀疏成像94-106
• 5.1 引言94-95
• 5.2 信號(hào)模型95-96
• 5.3 基于FRFT的高效估計(jì)方法(EFRFT)96-98
• 5.4 基于CS的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)高效稀疏成像(ECS)98-100
• 5.5 仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理100-105
• 5.5.1 與傳統(tǒng)方法對(duì)比分析100-101
• 5.5.2 稀疏采樣率對(duì)ECS方法的影響101-102
• 5.5.3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理102-105
• 5.6 結(jié)論105-106
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)106-110
• 6.1 本文內(nèi)容總結(jié)106-107
• 6.2 工作展望107-110
• 參考文獻(xiàn)110-128
• 致謝128-130
• 作者簡(jiǎn)介130-131
• 1. 基本情況130
• 2. 教育背景130
• 3. 在學(xué)期間的研究成果130-131
• 3.1 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文130-131
• 3.2 發(fā)明專利和科研情況131

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 梅曉春;SAR系統(tǒng)GMTI模式下目標(biāo)特性分析和數(shù)據(jù)處理[J];雷達(dá)科學(xué)與技術(shù);2003年01期

2 楊鳳鳳;梁甸農(nóng);劉建平;;地球自轉(zhuǎn)對(duì)分布式星載SAR-GMTI的影響[J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

3 楊鳳鳳;梁甸農(nóng);張永勝;;分布式星載SAR-GMTI時(shí)頻同步誤差去相關(guān)分析[J];信號(hào)處理;2008年04期

4 ;Canonical framework for multi-channel SAR-GMTI[J];Journal of Systems Engineering and Electronics;2008年05期

5 姜巖;陳筠力;王

本文編號(hào)：257479