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合成孔径雷达地面运动目标检测技术研究

作　者: 赵迎辉
导　师: 王岩飞
学　校: 中国科学院研究生院（电子学研究所）
专　业: 通信与信息系统
关键词: 合成孔径雷达 地面运动目标检测 连续子孔径 沿航迹干涉 数据配准 Chirp-Z变换
分类号: TN958
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 437次
引　用: 2次
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内容摘要


地面运动目标检测(GMTI)技术是合成孔径雷达(SAR)领域中的一个研究热点，在军事和民用中都具有重要的作用。本论文主要研究SAR地面运动目标检测技术，并探讨了其中的一些关键问题。首先，从理论上分析了地面运动目标检测原理。建立了运动目标回波三维曲线模型，从信号统计特性的角度研究了地杂波和系统噪声，推导了雷达工作于脉冲方式下的地杂波和系统噪声的功率谱密度函数。其次，结合SAR／GMTI工程项目，针对单通道SAR系统设计了连续子孔径检测方法。文中分析了目标雷达截面积、作用距离、测速范围等性能指标，着重讨论了这些性能指标同雷达系统参数设计和选取之间的关系，并给出了相关的性能仿真，最后以实际数据对算法进行了验证。然后，针对多通道SAR系统，研究了沿航迹干涉(ATI)技术中的一些关键问题。提出了一种新的数据配准方法，该方法基于相位补偿思想在距离-多普勒(Range-Doppler)域内完成数据配准，无需插值操作，仿真表明性能良好。此外，还分析了双通道ATI系统的盲速和速度模糊等固有问题，通过增加天线通道可以缓解这些问题，并能提高测速精度。最后，对Range-Doppler域多通道地面运动目标检测方法进行了改进，在分析目标和雷达的距离变化历史时考虑了不同通道调频斜率的不同，基于此提出利用CZT滤波在Range-Doppler域内检测地面运动目标，并对其进行了仿真。应用CZT对信号进行窄带滤波，能同时完成地面方位单元频谱的配准，避免了专门的配准操作，降低了运算负担。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 合成孔径雷达发展概述  10-11
  1.2 运动目标检测技术研究进展  11-14
  1.3 论文的内容和结构  14-15
  1.4 论文创新点  15-16
第二章 合成孔径雷达地面运动目标检测理论  16-34
  2.1 前言  16
  2.2 合成孔径雷达基本原理  16-23
    2.2.1 合成孔径的基本概念  16-18
    2.2.2 信号模型和二维高分辨率  18-21
    2.2.3 合成孔径雷达成像  21-23
  2.3 合成孔径雷达地面运动目标检测基本理论  23-29
    2.3.1 运动目标回波的Doppler效应  23
    2.3.2 SAR运动目标检测基本原理  23-25
    2.3.3 运动目标检测判决准则  25-29
  2.4 运动目标检测方法概述  29-33
    2.4.1 单通道运动目标检测方法  29-31
    2.4.2 多通道运动目标检测方法  31-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章 连续子孔径运动目标检测方法及雷达系统参数设计  34-70
  3.1 前言  34-35
  3.2 雷达回波分析  35-41
    3.2.1 运动目标回波三维曲线模型  35-38
    3.2.2 地杂波和噪声功率谱分析  38-41
  3.3 连续子孔径算法原理  41-45
    3.3.1 子孔径恒虚警检测  42-44
    3.3.2 连续子孔径检测后处理  44-45
  3.4 运动目标检测指标分析  45-51
    3.4.1 雷达截面积  45-46
    3.4.2 作用距离  46
    3.4.3 目标速度检测范围  46-47
    3.4.4 检测概率和虚警概率  47-50
    3.4.5 测速和定位精度  50-51
  3.5 系统参数设计与性能仿真  51-65
    3.5.1 天线方向图设计  51-53
    3.5.2 雷达发射功率  53-58
    3.5.3 雷达重频地速比选择  58-59
    3.5.4 子孔径长度选择  59-62
    3.5.5 检测门限选取与优化  62-65
  3.6 实际数据检验结果分析  65-68
    3.6.1 仿真数据分析  65-66
    3.6.2 实际数据分析  66-68
  3.7 本章小结  68-70
第四章 沿航迹干涉方法运动目标检测技术研究  70-102
  4.1 前言  70-71
  4.2 ATI基本原理  71-73
  4.3 数据配准影响因素及方法研究  73-81
    4.3.1 距离-多普勒域相位补偿原理  74-75
    4.3.2 脉冲雷达离散采样影响  75-76
    4.3.3 相位补偿方法改进  76-78
    4.3.4 仿真讨论  78-81
  4.4 配准后干涉相位统计特性  81-93
    4.4.1 地面背景干涉相位统计特性  81-87
    4.4.2 含运动目标时干涉相位统计特性  87-93
  4.5 运动目标散焦分析  93-95
    4.5.1 目标沿航迹速度  93-94
    4.5.2 目标径向速度  94-95
    4.5.3 距离迁移  95
  4.6 增加接收通道提高运动目标检测性能  95-101
    4.6.1 虚警概率和检测概率分析  97-99
    4.6.2 减轻盲速  99
    4.6.3 克服速度模糊和改善测速精度  99-101
  4.7 本章小结  101-102
第五章 基于Chirp-Z变换的地面运动目标检测方法  102-116
  5.1 前言  102
  5.2 Range-Doppler域地面运动目标检测基本原理  102-105
  5.3 基于Chirp-Z变换的地面运动目标检测方法  105-112
    5.3.1 SAR回波信号方位向相位补偿  106-108
    5.3.2 CZT用于方位向窄带滤波和频谱配准  108-110
    5.3.3 Range-Doppler域频谱相位补偿和运动目标检测  110-111
    5.3.4 频谱相位补偿约束条件  111-112
  5.4 仿真和讨论  112-115
  5.5 本章小结  115-116
第六章 结束语  116-118
参考文献  118-124
发表论文  124-126
致谢  126

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达：按体制分
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