本發明專利技術針對多通道單一SAR平臺，分析基線長度對于動目標檢測的影響，提出一種多基線的天線設計方法，并推導出相應的多通道ATI通用算法。本發明專利技術的基線設計方法增加系統選擇基線的靈活性，可以根據不同需求，提高動目標檢測性能，為后續處理提供豐富的干涉相位信息；與之匹配的ATI通用算法中適用于所有天線模式為一發多收的多通道GMTI系統，且涉及到的相位濾波器形式簡單且有效，具有更好的通用性和更強的實用性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于信號處理領域，特別涉及，并給出針對這種設計方法的多通道ATI通用算法的推導。
技術介紹
合成孔徑雷達(SAR)由于具有高分辨率、全天候、全天時等優點而廣泛用于偵察、測繪、資源探測、環境監測等領域。對地面運動目標的檢測(GMTI-Ground Moving TargetIndication)是SAR的一項重要應用。SAR在實現GMTI功能時通常工作于下視狀態，而載體的高速運動導致場景主瓣雜波具有較大的方位多普勒帶寬，在很大程度上淹沒了感興趣速度范圍內的目標回波信號，·嚴重影響了地面慢速運動目標檢測性能。有效抑制場景雜波成為SAR實現GMTI功能的前提條件，是SAR信號處理的重要研究內容。多通道SAR具有主瓣雜波區微弱、慢速運動目標的檢測能力，相比于單通道SAR更具有優勢。一種有效的雜波抑制方法是沿航跡干涉技術(ATI-Along Track Interferometry),利用通道間場景與運動目標回波相位的差別，進行干涉處理，抑制雜波，從而檢測出運動目標。基線長度(本專利技術中提到的基線長度特指通道間相位中心間距)的選擇對動目標檢測性能有著不可忽視的影響。短基線難以獲得理想的最小可檢測速度(MDV)和測速精度；長基線的最大非模糊速度低，不利于檢測快速目標。多基線的設計可實現長短基線的配合，同時提高動目標的檢測性能。分布式雷達系統雖然可以實現多基線系統，但其造價相對昂貴，系統復雜，形成的多通道間相干性較差，技術還不夠成熟，并不能得到廣泛的使用。因此，研究單一雷達平臺的GMTI系統，合理設計多基線的天線構型，以提高動目標的檢測性能，是十分有意義的。用于動目標檢測技術的ATI算法，特別是數據域的ATI算法的推導，其中涉及到的相位補償函數和延時處理過程都與基線長度密切相關，所以，針對所設計的多基線天線構型，需要相應的ATI算法配合，才能實現動目標檢測。
技術實現思路
本專利技術針對多通道單一 SAR平臺，根據基線長度與動目標檢測性能的關系，提出一種多基線的設計方法，并推導出相應的多通道ATI通用算法，以解決上述問題。本
技術實現思路
首先基于基線長度與動目標檢測性能的關系，具體定性關系如下 / V(a)基線越短,最大非模糊速度越大Vrmax =—f ; 4d(b)基線越長，最小檢測速度越小V_f.; AndL· 2 f/(c)基線越短，盲速周期越長義二+;2d(d)基線越長，測速精度越聞權利要求1.包括一、設計天線構型，實現多基線要求；二、根據所設計天線構型，設計與之匹配的多通道ATI通用算法。具體內容如下 一、設計天線構型，實現多基線要求 步驟一(圖I)設計天線為一發多收模式，全孔徑發射，η個子孔徑接收。稱作通道i，i = O，±1，±2...。通道間的基線長度設置的原則是有長有短，并非均勻分配，且存在互質的基線。該設計有利于動目標檢測性能的提高(延長盲速周期，擴大非模糊速度)，以及多通道ATI通用算法的推導(將會在下一個內容中有所體現)。步驟二 設置通道O作為參考通道，其作用在推導多通道ATI通用算法時得以體現。步驟三計算任意兩個通道i和通道k相對于通道O的基線長度(即相位中心間距)為 dio，dk0。步驟四計算通道i相對與通道k的基線長度dik = di(|-dk(l。步驟五選擇兩個互質的基線dik，dJr組成基線對。可以根據具體需求 (a)檢測慢速目標或對測速精度要求較高時，采用長基線對的檢測結果； (b)檢測速度較快目標或對雜波抑制要求較高時，采用短基線對的檢測結果； (C)當長短基線對的數據都可以采納時，可根據實際情況或檢測結果加權各基線的數據，得到較為理想的檢測結果。二、根據第一部分天線構型，設計與之匹配的多通道ATI通用算法，具體內容為 步驟一讀入SAR系統的相關參數，包括雷達高度H，雷達速度Va，雷達中心頻率&，光速c，雷達斜視角供，脈沖時寬 ；，波束中心距離R。，距離向采樣率匕，距離向調頻率&，天線方位向長度D，基線單位長度B。步驟二 根據天線配置方式、雷達與地面目標幾何關系，推導SAR回波模型，具體為 (a)天線的配置方式為全孔徑發射信號，各子孔徑同時接收信號。(b)設置通道O的相位中心設在天線中心(為便于推導所設，并非一定要位于天線中心)。天線延方位向排列，各通道相位中心用Oi表示，獲取任一通道i和通道O的基線長度di0。(c)計算雷達平臺到場景中心的最短距離為Rb，獲取雷達方位向速度Va。零時刻，天線的中間Otl位于原點；目標位于P(X(I，y0, h)，方位向速度和對地(對斜面)距離向速度分別為 Vx, Vy (Vr)。(d)ta = t時刻,天線運動到O' i點，目標運動到Pt點，計算O' i與Pt距離Ri⑴全文摘要本專利技術針對多通道單一SAR平臺，分析基線長度對于動目標檢測的影響，提出一種多基線的天線設計方法，并推導出相應的多通道ATI通用算法。本專利技術的基線設計方法增加系統選擇基線的靈活性，可以根據不同需求，提高動目標檢測性能，為后續處理提供豐富的干涉相位信息；與之匹配的ATI通用算法中適用于所有天線模式為一發多收的多通道GMTI系統，且涉及到的相位濾波器形式簡單且有效，具有更好的通用性和更強的實用性。文檔編號G01S13/90GK102955158SQ201210181199公開日2013年3月6日 申請日期2012年6月4日 優先權日2012年6月4日專利技術者李景文, 王冠瓊, 于澤, 楊威, 曾虹程 申請人:北京航空航天大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種提高地面運動目標檢測性能的多基線設計方法包括：一、設計天線構型，實現多基線要求；二、根據所設計天線構型，設計與之匹配的多通道ATI通用算法。具體內容如下：一、設計天線構型，實現多基線要求步驟一：(圖1)設計天線為一發多收模式，全孔徑發射，n個子孔徑接收。稱作通道i，i＝0，±1，±2...。通道間的基線長度設置的原則是有長有短，并非均勻分配，且存在互質的基線。該設計有利于動目標檢測性能的提高(延長盲速周期，擴大非模糊速度)，以及多通道ATI通用算法的推導(將會在下一個內容中有所體現)。步驟二：設置通道0作為參考通道，其作用在推導多通道ATI通用算法時得以體現。步驟三：計算任意兩個通道i和通道k相對于通道0的基線長度(即相位中心間距)為di0，dk0。步驟四：計算通道i相對與通道k的基線長度dik＝di0?dk0。步驟五：選擇兩個互質的基線dik，djr組成基線對。可以根據具體需求：(a)檢測慢速目標或對測速精度要求較高時，采用長基線對的檢測結果；(b)檢測速度較快目標或對雜波抑制要求較高時，采用短基線對的檢測結果；(c)當長短基線對的數據都可以采納時，可根據實際情況或檢測結果加權各基線的數據，得到較為理想的檢測結果。二、根據第一部分天線構型，設計與之匹配的多通道ATI通用算法，具體內 容為：步驟一：讀入SAR系統的相關參數，包括：雷達高度H，雷達速度Va，雷達中心頻率f0，光速c，雷達斜視角脈沖時寬Tr，波束中心距離Rc，距離向采樣率Fr，距離向調頻率Kr，天線方位向長度D，基線單位長度B。步驟二：根據天線配置方式、雷達與地面目標幾何關系，推導SAR回波模型，具體為：(a)天線的配置方式為：全孔徑發射信號，各子孔徑同時接收信號。(b)設置通道0的相位中心設在天線中心(為便于推導所設，并非一定要位于天線中心)。天線延方位向排列，各通道相位中心用Oi表示，獲取任一通道i和通道0的基線長度di0。(c)計算雷達平臺到場景中心的最短距離為Rb，獲取雷達方位向速度Va。零時刻，天線的中間O0位于原點；目標位于P(x0，y0，h)，方位向速度和對地(對斜面)距離向速度分別為vx，vy(vr)。(d)ta＝t時刻，天線運動到O′i點，目標運動到Pt點，計算O′i與Pt距離Ri(t)：Ri(t)=Rb+vrt+(x0+2di0+t(vx-Va))2+(vrt)22Rb---(1)特別地，發射脈沖與目標的距離為R0(t)：R0(t)=Rb+vrt+(x0+t(vx-Va))2+(vrt)22Rb---(2)(e)獲取任一通道i接收到的SAR回波信號形式：Si0(t)=exp{-jπKrt2}×exp{-j2πλ(R0(t)+Ri(t))}---(3)步驟三：對步驟一中SAR回波信號進行距離壓縮，即乘以exp{jπKrt2}，得到壓縮后的信號形式：Si(t)=exp{-j2πλ(R0(t)+Ri(t))}---(4)將式(1)(2)帶入式(4)即為：Si(t)=exp{-j2πλ(2Rb+2vrt+Va2t2+x02-2Vax0t+2di02+2di0x0-2di0VatRb)}---(5)步驟四：通道i接收到的回波相對于參考通道0延時為τi0＝di0/Va，做延時處理得到：Si(t+τi0)=exp{-j2πλ(2Rb+2vrt+2vrτi0+Va2t2+x02-2Vax0t+2di02Rb)}---(6)步驟五：根據步驟四中信號形式，推導通道i與方位時間無關的相位補償函數：Ci(t)=exp{j2πλ×di02Rb}---(7)步驟六：根據步驟四中信號形式，推導每個通道與方位時間的二次項有關的相位補償函數，作用相當于方位壓縮：A(t)=exp{j2πλ×Va2t2Rb}---(8)步驟七：將步驟五、六的相位補償函數與步驟四中的信號做相乘處理后，信號形式為：Si′(t+τi0)=exp{-j2πλ(2Rb+2vrt+2vrτi0+x02-2Vax0tRb)}---(9)步驟八：按照步驟二到步驟七推導其他通道k的處理過程，處理后得到信號形式：Sk′(t+τk0)=exp{-j2πλ(2Rb+2vrt+2vrτk0+x02-2Vax0tRb)}---(10)步驟九：將各個通...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李景文，王冠瓊，于澤，楊威，曾虹程，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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