[发明专利]基于VSAR系统的动目标重定位与速度解模糊方法

摘要

本发明公开了一种基于VSAR系统的动目标重定位与速度解模糊方法，主要解决雷达探测系统中动目标速度估计精度较低和快速目标速度模糊等问题。本发明对VSAR系统各阵元接收数据采用距离多普勒算法成像；经图像配准、杂波抑制和单元平均恒虚警检测处理后，检测动目标并记录其相应位置；补偿相位后，采用子空间拟合法估计归一化速度频率，有效提高速度估计精度；提取目标所在的速度通道，采用多视差频法估计多普勒模糊数；依模糊数和速度频率估计值计算无模糊的径向速度，实现目标正确定位。本发明提高了估计精度和检测性能。解模糊处理过程仅需2～3次迭代，减少了计算量，提高了解多普勒模糊的正确概率，仿真实验验证所提方法的有效性。

主权项

1.一种基于VSAR系统的动目标重定位与速度解模糊方法，其特征在于：雷达探测地面运动目标的过程中对快速目标速度模糊进行解模糊处理，对慢速目标需要提高微弱慢速目标的检测能力，实现目标的重新定位，包括如下步骤：步骤1：将均匀线阵的M个阵元接收数据分别进行距离脉压、距离徙动校正和方位聚焦，得到二维聚焦的SAR图像，动目标信号表示为：s(m,t,tm)=AmWa(tm)Wr(t)exp(-j2πRrm(tm)λ),m=0,1,···M-1]]>其中，A_m为幅度，W_a(t_m)为方位聚焦包络，W_r(t)为距离压缩包络，R_rm(t_m)为目标到阵元0和阵元m的斜距之和，λ为波长，t_m为慢时间，t为快时间，c为光速；步骤2：根据动目标信号相位信息，在慢时间t_m域，补偿由载机运动引起的多普勒得到目标的多普勒频率为：f(tm)=-2vrλ-(2x0-md)vaλR0;]]>其中，v_a为目标沿航向速度(与载机运动方向一致为正)，v_r为目标垂直于航向速度(沿径向，远离航迹为正)，x₀为目标方位位置，R₀为目标到载机航线的最短斜距，v_s为载机速度，d为阵元间距；目标的方位偏移近似表示为：Δ=-λR0f(tm)vs≈vrR0+vax0vs,]]>经图像配准、杂波抑制和单元平均恒虚警检测处理，目标在图像里的检测位置为x₀+Δ；步骤3：补偿由阵元引起的相位和目标检测位置x₀+Δ引起的相位，VSAR系统的动目标信号模型表示为：s(m)=σejφexp(-j2πmdΔλR0);]]>定义：归一化速度频率fv=-dΔλR0,0≤fv<1;]]>则s(m)＝σe^jφexp(j2πf_vm)，若f_v已知，则方位偏移由f_v计算得到；步骤4：采用子空间拟合法，要求速度频率满足如下的拟合关系：fv=mintr{UNHa(fv)aH(fv)UN}]]>通过多维谱峰搜索，极大值点所对应的值就是所求的速度频率；其中，U_N为噪声子空间，a(f_v)＝[1，exp(j2πf_v)，exp(j2π·2f_v)，…，exp(j2π(M-1)f_v)]^T为阵列流型；步骤5：检测快速运动目标时，提取目标所在的速度通道，采用多视差频法进行解模糊处理，将距离脉压后的时域信号变换至距离频率域，距离频域内动目标信号模型表示为：Src(fr,tm)=Aa(tm)Wr(fr)exp{-j2π(fc+fr)Rrm(tm)c},]]>其中，W_r(·)是距离频率域包络，f_r是距离频率，f_c是载频中心；步骤6：沿距离向在距离频率域抽取子视1s_{rc_1}(t，t_m)和子视2s_{rc_2}(t，t_m)，并变换至时域，将两视信号共轭相乘，得到差频信号：sbeat(t,tm)=s*rc_1(t,tm)src_2(t,tm)=|Aa(tm)|2exp{-j4πδfRrm(tm)c}]]>由此得到差频信号中心频率f_beat，根据计算目标的绝对多普勒中心f_dc和多普勒模糊数M_amb＝round(f_dc-f′_dc/PRF)，式中f′_dc是由传统方法估计得到的基带多普勒中心；步骤7：根据绝对多普勒中心f_dc的估计值来校正两视信号的距离徙动，将校正后的信号再变换至距离频域，重复步骤6和步骤7，通过多次迭代，得到目标的绝对多普勒中心f_dc和多普勒模糊数M_amb的准确估计值；步骤8：根据估计得到的f_v和M_amb，计算无模糊的速度频率f_{v_un}：fv_un=fv+Mambd2vsPRF]]>进一步得到无模糊的方位偏移和径向速度，实现目标的正确定位。