一种机载多通道圆迹SAR运动目标检测与估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113687356A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202111084455.2(22)申请日2021.09.16(71)申请人中国科学院空天信息创新研究院地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人宋冲汪丙南周良将向茂生施瑞华王钟斌(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人张乾桢(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/36(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01S7/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种机载多通道圆迹SAR运动目标检测与估计方法(57)摘要本发明提供了一种机载多通道圆迹SAR运动目标检测与估计方法，包括：对原始回波信号进行预处理；在原始数据域利用子空间投影，将多通道回波信号投影到噪声子空间，进行杂波抑制；在绝对地理空间坐标系中对图像的地理空间进行定位，构建用于后向投影成像模型；利用运动目标的二维运动特征和后向投影算法逐点逐脉冲相参累积成像，补偿飞机运动误差，方位空变误差以及运动目标二维运动引起的误差，成像结果直接输出地理参考坐标系中数字正射影像图；利用运动目标在不同通道SAR图像间产生的相位差构成导向矢量，对多通道SAR图像进行相干叠加，提高目标的信噪比；对合成的SAR图像进行运动目标检测，并估计出该目标的二维运动参数。CN113687356ACN113687356A权利要求书1/2页1.一种机载多通道圆迹SAR运动目标检测与估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、首先对MCSAR回波信号进行预处理，包括距离压缩，通道均衡和基线时延补偿；步骤2、利用子空间投影，将多通道回波信号投影到噪声子空间，进行杂波抑制；步骤3、进行成像区域网地理信息空间构建，在统一的绝对地理空间坐标系中完成图像的地理空间定位，进而构建后向投影模型；步骤4、在绝对地理空间坐标系中，利用运动目标的二维运动特征和后向投影成像逐点逐脉冲相参累积成像，补偿飞机运动误差，方位空变误差以及运动目标运动引起的误差，成像结果直接输出地理参考坐标系中数字正射影像图；步骤5、经过成像后，得到多通道SAR图像，利用运动目标产生的在不同通道SAR图像间的相位差构成导向矢量，进行多通道SAR图像相干叠加，提高目标的信噪比；步骤6、然后对合成的SAR图像进行运动目标检测，利用上述的参数结果确定该目标的二维运动参数。2.根据权利要求1所述的一种机载多通道圆迹SAR运动目标检测与估计方法，其特征在于，所述步骤1中距离压缩，通道均衡和基线时延补偿具体如下：令第n通道雷达原始回波信号为其中n＝1,...,N，τ为距离向快时间，t为方位向慢时间，对其进行距离向匹配滤波，滤波函数为p(‑τ)，得到距离压缩信号为：其中为卷积；由于每个通道的收发特性不同，需要进行通道均衡校正，第n通道天线方向图为wan(t)，通道均衡校正后：wa(t)＝wa1(t)*C1＝...＝waN(t)CN其中Cn为复数，为校正的幅度和相位；由于通道之间的基线长度会引起一个相位偏移，因此需要进行基线时延补偿：其中dn为通道之间的物理基线长，n＝1,...,N,d1＝0，ω为飞机平台的角速度，ra为飞机平台的飞行圆周半径。3.根据权利要求1所述的一种机载多通道圆迹SAR运动目标检测与估计方法，其特征在于，所述步骤2、利用子空间投影，将多通道回波信号投影到噪声子空间，进行杂波抑制具体如下：考虑到实际情况下，多通道雷达回波信号S包含运动目标信号St，地面静止杂波Sc和噪声W，即：S＝Sc+St+W将回波信号投影到噪声子空间进行杂波抑制：S'＝ψS＝ψ(Sc+St+W)＝ψSt+W其中ψ为投影矩阵。4.根据权利要求1所述的一种机载多通道圆迹SAR运动目标检测与估计方法，其特征在于，所述步骤4利用运动目标的二维运动特征和后向投影成像逐点逐脉冲相参累积成像，具2CN113687356A权利要求书2/2页体包括：对于多通道圆迹SAR，由于基线的存在和运动目标的运动特性会产生的相位差，其中Vr为运动目标径向速度，是运动目标的二维合速度在斜距面上的投影；先利用后向投影算法对每个通道回波信号进行合成孔径时间内的脉冲积累，完成运动目标的聚焦成像，而后利用通道间相位差进行通道间回波信号的相干叠加：(x,y)为大地坐标系的坐标点，K为常数增益，M为合成孔径时间内脉冲数，PRF(pulserepetitionfrequency)为脉冲重复频率，R1(t)为运动目标与雷达第1通道的斜距，与运动目标二维运动和飞机平台运动有关。3CN113687356A说明书1/7页一种机载多通道圆迹SAR运动目标检测与估计方法技术领