高分宽幅SAR动目标成像方法研究

摘要

随着SAR成像系统的不断发展，成像需求也在不断提高，现在要求SAR系统同时具备高分辨和宽条幅(High Resolution Wide Swath，HRWS)的成像能力。而传统的单通道SAR不能同时满足这两个指标，新的多通道体制可以提供该矛盾的解决方案，通过有效的多通道信号处理，可以在相同的分辨率下覆盖更大的测绘带宽度。而HRWS条件下的动目标成像(Ground Moving Target Identification， GMTI)更是受到极大的关注，因此，研究HRWS-GMTI的有效解决方案是很有意义的。
　　本文针对HRWS-GMTI展开研究，主要分析杂波的抑制、动目标速度估计和动目标成像方位模糊的抑制问题，并研究这些问题的解决方案，设计可行的动目标成像方法。主要完成的工作包括：
　　1．建立方位多通道的信号模型，推导和对比了杂波和动目标的多通道回波信号，分析并利用相位中心偏置天线技术(Displaced Phase Center Antenna，DPCA)进行杂波抑制，推导在一发多收模型下多通道回波的相位差，给出通道校正和杂波相消的过程，并通过仿真验证杂波抑制的效果。然后通过分析DPCA的不足引出空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing，STAP)的杂波抑制方法，介绍了STAP的原理及其在多通道SAR系统中的应用，通过仿真实验验证了杂波抑制的效果并与DPCA方法进行了对比。
　　2.研究了估计动目标速度的方法，首先介绍基于DPCA杂波抑制条件下的最小熵方法来估计动目标速度，总结了方法的实现流程。然后在STAP杂波抑制方法中，引入了LVD（Lv’s Distribution）的动目标速度估计方法，介绍了该方法的原理，并仿真对比了两种估计方法的性能。
　　3．在 HRWS模型下，要实现动目标高分辨成像必须要抑制方位模糊。介绍了传统多通道重建抑制模糊的方法，并依据动目标的多普勒频率偏移，利用估计的动目标速度，将该重建方法改进后使其适用于对动目标的重建，实现动目标的模糊抑制，并通过仿真进行了验证。还介绍了进一步改进多通道重建方法，解决动目标重建中传递函数矩阵奇异的问题。
　　4.分析LVD方法应用到HRWS模型下的可行性，对原方法进行坐标变换，使其可直接对杂波抑制后的数据进行处理。分析了目标方位向速度对成像效果的影响，结合LVD估计动目标方位向速度，改进成像方法最终得到动目标高分辨率成像。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文工作安排

第二章 HRWS多通道回波信号模型

2.1 引言

2.2 多通道HRWS SAR信号模型

2.3 HRWS的模糊分析

2.4 本章小结

第三章 基于DPCA杂波抑制的动目标成像方法

3.1 引言

3.2 基于DPCA的杂波抑制

3.3 基于最小熵的动目标速度估计

3.4 多通道重建抑制动目标方位模糊

3.5 结合DPCA、最小熵和多通道重建实现HRWS-GMTI

3.6 仿真与分析

3.7 本章小结

第四章 基于STAP杂波抑制的动目标成像方法

4.1 引言

4.2 基于STAP的杂波抑制

4.3 基于LVD的动目标速度估计

4.4 结合STAP、LVD和多通道重建实现HRWS-GMTI

4.5 仿真与分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献