[发明专利]一种基于慢时间包络的振动目标特征提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号与信息处理技术，具体涉及一种基于慢时间包络的振动目标特征提取方法。

背景技术

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)由于具有全天时、全天候的工作能力，在区域监视和战场侦察等方面具有重要的应用价值。但是SAR的地面运动目标指示(Ground Moving Target Indication, GMTI)技术只能完成对地面匀速和匀加速运动目标的有效检测，很难实现对地面微动目标（如旋转的雷达天线、振动的车辆引擎、悬停直升机的旋翼等）的有效检测。而目标微动特征是目标本身特有的属性，蕴含着反映目标身份标识的精细特征，通过对目标微动特征的分析与提取，可以有效地分辨不同的地海面目标。因此，解决地面微动目标的特征提取技术成为SAR技术研究中的重要问题。

为解决SAR技术中地面微动目标的检测问题，Rüegg M等在《Vibration and rotation in millimeter-wave SAR》(IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, 2007, 45(2): 293-304)，Zhang W等在《Extraction of vibrating features with dual-channel fixed-receiver bistatic SAR》(IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2012, 9(3): 507-511)中分别提出了SAR技术在地面微动目标的检测方法，完成了地面振动目标的检测。但是，前述地面微动目标的检测方法不能适应强杂波，因为在强杂波环境下，强杂波会使振动目标的回波信号淹没在强杂波背景中，无法对振动目标进行检测，可以利用相位中心偏置天线(Displaced Phase Center Antenna, DPCA)技术能够有效地抑制地杂波，进而通过时频分析方法获取振动目标的特征信息。但是，DPCA技术在抑制地杂波的同时，振动目标回波信号的慢时间包络(Slow Time Envelope, STE)项也会受到影响，STE项会影响微动目标微多普勒曲线的能量分布，导致微多普勒曲线不完整，影响利用微多普勒曲线来提取振动目标的特征。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处提出一种基于慢时间包络的振动特征提取方法。

本发明是通过如下方式实现的：

一种基于慢时间包络的振动目标特征提取方法，包括下列步骤：

第一步：雷达产生线性调频信号波形；

第二步：建立机载双通道SAR/DPCA微动目标检测的几何模型，并对得到的回波信号进行dechirp和距离压缩处理，进一步进行杂波对消处理，得到信号的慢时间包络项；

第三步：提取杂波对消后信号的模值，根据慢时间包络的模值提取振动目标的振动特征。

所述第一步具体为：

雷达发射的线性调频信号的表达式为 ：

(1)

式中：为矩形窗函数，当时，，时，；为载频，为信号的调频斜率，脉冲持续时间为，带宽，信号周期为T_r；为快时间，为慢时间，，，表示发射的是第个信号，为全时间，三者关系为：。

所述第二步具体为：

在沿航线方向放置两个收发通道A₁和A₂，A₂在A₁的前方，两通道交替的发射和接收信号，每个通道的脉冲重复周期为2T_r，整个系统的脉冲重复周期为T_r；两通道天线之间的距离为d，且满足：

(2)

式中：为载机的飞行速度；

天线A₂在t时刻接收到的回波信号与天线A₁在()时刻接收到的回波信号相位中心恰好重合，为天线A₁从当前位置运动到天线A₂所在位置所需要的时间，两个接收通道接收的静止地面目标的回波信号能够完成对消，运动目标的信息得以保留。

所述第二步具体为：