机载圆周SAR-GMTI关键技术研究

来源 :国防科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:rilson
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
圆周合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR)是一种特殊模式的合成孔径雷达(SAR),CSAR通过平台做圆周运动实现合成孔径,具有全方位角观测、波长级高分辨以及三维成像的能力。CSAR可以实现对观测区域的长时间侦察,尤其是对重点区域的地面动目标而言,利用CSAR可以实现地面动目标长时间跟踪,获得其运动轨迹信息。具有上述地面动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI)功能的CSAR系统简记为CSAR-GMTI。CSAR-GMTI要求同时实现静止目标成像与GMTI功能,其主要研究内容包括成像、地面动目标检测、地面动目标轨迹重构以及地面动目标重聚焦等。本文对上述问题进行了深入研究,主要工作以及取得的成果如下:在CSAR系统特性方面,从CSAR离散脉冲响应函数(Impulse Response Function,IRF)出发,首次指出了CSAR中特有的环形栅瓣现象,并分析了其特性,给出了环形栅瓣的半径、宽度以及幅度大小的表达式。从理论上分析了脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)与环形栅瓣之间的关系,对CSAR系统参数的设计有一定指导意义。在CSAR成像方面,重点介绍了极坐标格式化(Polar Format Algorithm,PFA)成像方法,并将二维自聚焦算法引入了CSAR成像,有效克服传统自聚焦算法忽略包络误差的问题。慢速地面运动目标会在高频SAR图像中留下阴影,通过阴影检测可以间接实现地面慢速运动目标轨迹重构。本文提出了一种基于超像素分割的地面动目标阴影检测方法,该方法可以充分保留阴影结构信息,有利于阴影检测。随后,利用CSAR长时间观测能力,通过多个子孔径间检测结果关联聚类,获得目标阴影运动轨迹,通过对轨迹进行判别,滤除虚假目标轨迹,达到虚警抑制目的。快速地面运动目标在SAR图像中的阴影较弱甚至不存在,因此前述基于阴影检测的方法难以实现快速地面运动目标轨迹重构。针对这一问题,本文提出了一种单通道体制下,基于动态规划的路网约束下动目标轨迹重构算法。该方法首先通过多普勒滤波实现动目标检测,随后获得目标在距离多普勒域内的运动轨迹,并利用动态规划方法将其投影到道路网格上,实现动目标轨迹重构。目前,该算法仍有一定的局限性,如依赖于先验道路信息以及算法实时性方面仍有一定欠缺。下一步将致力于解决上述问题,进一步提高算法的实用性和适用范围。在地面动目标重聚焦方面,本文首先基于传统直线SAR-GMTI地面动目标成像思路,提出了适合于CSAR-GMTI的基于参数估计的动目标成像方法。随后,将ISAR技术引入CSAR-GMTI地面动目标成像,通过利用CSAR系统的相干性以及地面动目标强信噪比的特性,提出了一种基于频域相位提取的地面动目标成像方法。此外,利用勒让德多项式的正交性,提出了基于勒让德多项式拟合的改进方法,克服了所提相位提取方法需要预先假设多项式阶数的缺点。本文所提算法均采用实测数据进行了验证,部分成果已应用于L、Ku、Ka、THz等不同频段下机载实测数据成像处理及GMTI处理,证明了算法的正确性和有效性。
其他文献
非合作目标无源探测技术研究一直是雷达目标探测领域中一个颇受关注的课题。近些年来,在越来越重视复杂电磁环境和有效实施武器系统隐蔽攻防的趋势下,利用外辐射源工作的非合作目标无源探测系统具有造价低廉、隐蔽探测、抗电磁干扰以及反隐身等优点,在学术界和工业界引起了广泛的研究热潮。相对于传统调频广播、电视、导航卫星等外辐射源,以雷达为外辐射源具有更远的探测距离、更高的分辨率等特点,而以捷变频相控阵雷达为外辐射
自适应波束形成技术作为阵列信号处理领域中的关键研究方向,因其高效的抑制干扰信号能力与对期望信号低损失接收的处理优势而广泛应用于军事国防和民生发展等领域。阵列天线基于此技术,通过调整各个阵元的权值系数,使其合成方向图波束的主瓣自适应对准特定角度来向的期望信号同时在干扰方向上形成零陷,实现阵列天线优良的输出信干噪比性能。理想条件下,自适应波束形成技术的空域滤波性能良好,然而在实际工程应用中,无可避免地
多通道雷达即具有多个时域或空域通道的雷达系统,其主要任务之一是从杂波、噪声甚至干扰背景中检测出目标信号。自适应检测是针对多通道雷达检测任务所使用的检测方法。与传统分步检测方法相比,自适应检测是可以同时实现杂波抑制、相参积累和恒虚警检测过程一体化的检测技术,检测器结构简单,检测性能更佳。自适应检测技术可应用众多于军事和民用领域,包括对陆海空目标的监视和预警,武器的引导、打击,交通监管、气象预测和海面
随着全球导航卫星系统定位、导航与授时应用的发展,用户对观测精度的要求越来越高。越来越多的应用需要更高精度的测量要求,甚至达到厘米、毫米量级。在城市、高山、丛林和海面等环境中,卫星导航接收机会受到多路径信号的影响。本文以卫星导航高精度应用为研究背景,对导航接收机中的采样误差和多径误差进行了建模和分析,取得了以下创新性成果:(1)针对数字码相位鉴别器分辨率不足的问题,本文对分辨率误差建模和抑制技术进行
卫星导航系统作为国家重要空间基础设施,为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务,已渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面,为全球经济和社会发展注入新的活力。随着用户对导航和位置服务精度的更高需求,利用低轨卫星开展实时高精度导航增强已成为下一步发展趋势,具有广阔的发展前景。无论是在卫星导航系统的导航卫星网络,还是低轨卫星导航增强系统的低轨增强网络,保证导航信息的高效传输是实现其功能
复杂多变的频谱环境与日益减少的可用频谱资源使无人系统实现可靠高效的通信与组网变得尤为困难,而利用授权频段中的“频谱空洞”(即暂时未被授权用户使用的空闲频段)进行动态频谱接入的认知无线电(Cognitive Radio)技术为解决这一困难提供了思路。基于CR的无人节点能够将受到影响或干扰的通信“搬移”到通过频谱感知获得的空闲频段上,从而缓解频谱环境动态变化的影响。然而如何协调各无人节点对空闲频段的接
特定辐射源识别是一种利用接收信号中蕴含的无意调制信息来识别其所属辐射源个体的技术。由于信号的无意调制信息(也被称作辐射源的指纹特征)具备唯一标识性,使得特定辐射源识别技术在军事和民用领域得到了广泛的应用。然而,传统基于人工预定义指纹特征的特定辐射源识别系统在实际应用时却存在系统开发效率低、系统有效性无法保证等难以克服的问题,其根本原因是当前无法建立关于辐射源指纹特征统一、精确的数学模型,使得传统基
随着经济的快速发展与城市化水平的不断推进,城镇人口也不断增长,如何对城市三维模型进行获取、如何对城区进行有效的形变监测,对城市的健康发展具有十分重要的意义。随着星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术的不断发展,特别是近年来以Terra SAR-X、COSMO-Sky Med为代表的新一代SAR卫星的发射,SAR技术应用的广度与深度也不断拓展。新一代SAR卫
特定辐射源识别旨在依据由目标辐射源所载发射机的硬件差异所产生的并以无意调制形式寄生在其发射信号上的指纹特征,来实现对目标辐射源的精准识别。作为电子侦察领域的重点研究课题,它能在战前和战时为我方提供宝贵情报,以便我方及时洞悉敌方动态和意图,进而达到知己知彼、克敌制胜的战争目的。随着战争形态逐渐从信息战演变成智能战,特定辐射源识别朝智能化方向发展也将是大势所趋。尽管深度学习为特定辐射源识别的智能化发展
移动通信和信息社会的高速发展对宽带高速数据传输提出了越来越高的要求。毫米波MIMO成为实现高速数据传输的重要技术途径。考虑到一些特殊的需求和应用场景,比如对偏远地区的覆盖,构建应急通信系统,特别是军事宽带战术互联网,基于空中移动平台的毫米波MIMO技术成为当前研究的一个热点问题。目前,关注的热点是基于空中平台和毫米波MIMO技术实现区域骨干通信网络。本文主要围绕这一应用背景,针对其中的关键技术开展