[发明专利]一种合成孔径雷达海上运动舰船目标速度估计方法

说明书

本发明提供了一种利用SAR对海上运动舰船目标进行速度估计的方法。技术方案是：对利用SAR获得的前视图像和后视图像分别采用FrFT，获得对应的运动舰船目标回波信号的方位向调频率估计；对前视图像和后视图像进行ATI处理，得到相应的ATI相位；通过求解方程组，得到运动舰船目标方位向速度、距离向速度以及加速度的估计。采用本发明提出的SAR运动舰船目标速度估计方法不需要设置额外的参数或条件，简洁易行。

技术领域

本发明属于SAR(synthetic aperture radar，合成孔径雷达)技术领域，涉及一种SAR运动舰船目标速度估计方法。

背景技术

海上运动舰船目标速度估计是SAR应用的一个重要领域。在军事情报侦查、海上搜救和海战场态势监控等领域有着广泛的应用。SAR运动舰船目标速度估计系统通过在飞行平台上搭载一副或多副SAR天线对运动舰船目标进行速度估计，现有的SAR运动舰船目标速度估计方法主要是基于单通道SAR系统实现的。然而单通道SAR运动舰船目标速度估计系统通常只能实现对于单一运动参数的估计。这主要是因为单通道SAR，通道数量少，获取的信息量少，所以难以实现对于多种运动参数的同时估计。参见文献：J.Dias and P.Marques,“Multiple moving target detection and trajectory estimation using a singleSAR sensor,”IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.,vol.39,no.2,pp.604-624,Apr.2003.

对于多通道SAR运动舰船目标速度估计方法的研究则主要集中于ATI(along-track interferometry，沿迹干涉)方法，该方法能有效利用多通道信息，实现对于运动舰船目标距离向速度的估计。与单通道SAR方法一样，传统的ATI方法通常也只能实现对于一种运动参数的估计。参见文献：J.J.Sharma,C.H.Gierull and M.J.Collins,“Theinfluence of target acceleration on velocity estimation in dual-channel SAR-GMTI,”IEEE Trans.Geosci.Remote Sens.,vol.44,no.1,pp.134-147,Jan.2006.

发明内容

本发明提供了一种利用SAR对海上运动舰船目标进行速度估计的方法。该方法利用FrFT(fractional fourier transform，分数傅里叶变换)和ATI相位，可以实现对于运动舰船目标方位向速度、距离向速度以及加速度的同时估计。

本发明的技术方案是：

对利用SAR获得的前视图像和后视图像分别采用FrFT，获得对应的运动舰船目标回波信号的方位向调频率估计；对前视图像和后视图像进行ATI处理，得到相应的ATI相位；通过求解如下的方程组，得到运动舰船目标方位向速度v_x0、距离向速度v_y0以及加速度a_y0的估计:

其中v_a表示SAR平台运行的速度，k＝2π/λ表示的是波数，λ表示合成孔径雷达发射信号的波长，d表示的是SAR的基线长度，R₀表示的是运动舰船目标与SAR平台之间的最短斜距，y₀表示的是最短斜距在地表的投影长度，k_fo_re表示对前视图像进行FrFT处理得到的方位向调频率估计，k_aft表示对后视图像进行FrFT处理得到的方位向调频率估计，∠ATI表示ATI相位，

本发明的有益效果是：