一种高轨卫星SAR动目标检测方法.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CN110133654A(43)申请公布日2019.08.16(21)申请号201910472758.8(22)申请日2019.05.31(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人曹建蜀田昊宇张顺生蔡雪莲(74)专利代理机构成都正华专利代理事务所(普通合伙)51229代理人陈选中(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书4页说明书12页附图6页(54)发明名称一种高轨卫星SAR动目标检测方法(57)摘要本发明公开了高轨卫星SAR动目标检测方法，考虑到了在高轨模式下的两个主要误差，一是传统机载SAR的“走-停”假设不成立，二是由于地球自转和轨道轨迹带来的非线性变化。本发明将DPCA方法应用于高轨卫星SAR系统中，能够在抑制杂波的同时保留淹没于杂波区的慢速运动目标，并同时考虑到高轨模型下的非线性斜距变化，构造频域匹配函数对目标的距离走动和多普勒走动进行补偿，相比于传统的仅仅最多考虑到二阶项有更好的运动目标检测与成像效果。CN110133654ACN110133654A权利要求书1/4页1.一种高轨卫星SAR动目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过高轨卫星SAR中的第一通道发射线性调频信号；S2、通过地面目标接收第一通道发射的线性调频信号并返回回波信号被高轨卫星SAR中的第一通道和第二通道同时接收；S3、对第一通道和第二通道接收到的回波信号进行脉冲压缩；S4、对第一通道和第二通道中的脉冲压缩后的信号进行双通道DPCA对消，得到运动目标回波信号；S5、构造频率域匹配函数，对运动目标回波信号进行补偿，并做逆傅里叶变换，得到二维时域信号；S6、对二维时域信号沿慢时间维进行傅里叶变换，并进行CFAR检测，当CFAR检测时的峰值大于设定阈值，则判定检测到动目标，实现动目标的检测。2.根据权利要求1所述的高轨卫星SAR动目标检测方法，其特征在于，所述步骤S2中动目标接收到雷达发射的线性调频信号并返回回波信号被高轨卫星SAR的第一通道和第二通道接收时，线性调频信号与回波信号传输总距离Rn(t)为：式中，c为光速；τ1为在慢时间t时刻，第一通道发射线性调频信号到达动目标时所用的时间，t＝nT，n为雷达发射信号的脉冲序号，T为线性调频信号的重复周期；τ2为动目标反射的回波信号被第一通道或第二通道接收到的时间；为t＝nT时刻动目标与高轨卫星SAR的距离矢量；是t1＝nT+τ1时刻动目标与高轨卫星SAR的距离矢量；是t2＝nT+τ1+τ2时刻动目标与高轨卫星SAR的距离矢量。3.根据权利要求2所述的高轨卫星SAR动目标检测方法，其特征在于，所述S3具体为：对第一通道和第二通道中的回波信号进行下变频得到对应的回波基带信号S11(t+mT,τ)和S12(t,τ)，再对其沿快时间维进行傅里叶变换，并与距离向参考函数进行匹配实现，实现脉冲压缩；式中，τ为快时间；m为满足DPCA条件的正整数。4.根据权利要求3所述的高轨卫星SAR动目标检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：对第二通道中的回波基带信号进行相位差补偿，然后与第一通道中的回波基带信号相减，得到对消后的残余信号，对其进行变换处理后得到运动目标回波信号。5.根据权利要求4所述的高轨卫星SAR动目标检测方法，其特征在于，所述第二通道中的进行相位差补偿时的相位补偿函数为：2CN110133654A权利要求书2/4页式中，exp(·)为指数函数；j为虚数单位；π为弧度单位；γ为调频率；τ为快时间；d为通道间距；R0为高轨卫星SAR与地面目标的初始斜距；c为光速；τtotal为回波时延；λ为波长；v为高轨卫星SAR的速度；所述步骤后S4中，运动目标回波信号S(t,fτ)为：式中，σ0为信号的常数系数；rect(·)为矩形窗函数；fτ为信号的快时间维频率；B为信号带宽；fc为载频；23Requal(t)＝R0+v0t+a1t+a2t，R0为高轨卫星SAR与地面动目标的初始斜距，v0、a1和a2分别为动目标与高轨卫星SAR之间的相对速度、加速度和第二加速度。6.根据权利要求5所述的高轨卫星动目标检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：S51、对运动目标回波信号S(t,fτ)做一阶Keystone变换，消除多普勒频率项引起的线性距离走动；其中，对运动目标回波信号S(t,fτ)做一阶Keystone变换的公式为：式中，SKT(tn,fτ)为一阶Keystone变换后的运动目标回波信号；tn为一阶Keystone变换后的慢时间；fτ为信号的快时间维频率；σ1为中间参数；exp(g)为指数函数；famb为折叠后的多普勒频率；fc为载频；k为多普勒模糊数；