合成孔径雷达微动目标指示(SAR/MMTI)研究进展

目标微动蕴含着对合成孔径雷达(SAR)图像解译极为有利的特征和信息,同时也造成SAR成像模糊等不利影响.近年来,SAR目标微动影响分析、微动目标检测、估计、成像等技术正成为当前遥感领域新兴的研究方向.本文将上述技术统称为SAR微动目标指示(SAR/MMTI),对SAR/MMTI概念、科学问题、试验情况、理论进展、应用前景等方面做了比较深入的介绍和分析,最后对SAR目标微动研究的发展趋势进行了预测.

分布式OFDM-MIMO雷达MTI处理

分布式频分正交复用-多输入多输出雷达(orthogonal frequency division multiplexing-multiple input multiple output,OFDM-MIMO)是一种新型雷达系统。针对该雷达的杂波抑制问题,建立了该雷达的回波模型,分析了空间分集和发射频率分集对改善因子的影响,给出了该雷达的动目标显示(meving target indication,MTI)杂波抑制方法,并分析了提出方法的性能。较之传统发射相同载频信号的MIMO雷达,分布式OFDM-MIMO雷达由于频率分集带来的处理自由度能改善多普勒频率落入MTI滤波器凹口的目标的检测能力。理论和仿真实验证实了提出方法的有效性。

宽带DBF SAR/MTI雷达典型工作模式设计

合成孔径雷达作为一种无线电装备,也必然遵循从模拟到数字再到软件化这样的发展道路。数字阵列SAR/MTI系统采用数字化、软件化处理取代硬件实现,具有许多常规SAR/MTI系统所不具备的优势。回顾了数字波束形成技术(DBF)与合成孔径雷达(SAR)逐步结合的技术发展进程,讨论DBF在SAR系统的典型应用模式及性能与功能的提升。最后建议我国急需开展宽带DBF体制SAR/MTI系统技术研究,使DBF体制的SAR侦察监视技术从跟踪走向创新,从而为下一代战场侦察监视雷达奠定技术基础,实现情报获取效率的有力提升。

一种新的MIMOSAR/MTI空时等效重构方法

多输入多输出合成孔径雷达(MI MO SAR)是一种新体制的成像雷达。针对高空高速平台的SAR系统方位向口径(或方位向分辨率)和作用距离的设计矛盾,采用MI MO体制有效地解决了PRF设计的问题。并针对多通道MTI模式提出了一种新的MI MO SAR空时等效重构方法,使得系统有效地兼顾了SAR模式和MTI模式。与常规的SAR/MTI系统相比,MI MO SAR/MTI系统在SAR模式下可以实现远距离高分辨率宽观测带成像;在MTI模式下,可以实现远距离运动目标探测,且具有高的运动目标检测性能和定位精度。

双基雷达MTI杂波非静态特性消除方法

空时自适应处理(STAP)是机载和星载双基雷达中的关键技术.在双基雷达体系中分析了杂波非静态特性对空时自适应处理运动目标检测性能的影响.在统一条件下,推导出了局域化辅助数据区、距离变化加权和数据补偿等三类杂波非静态特性消除处理方法.对这些方法的改善因子性能进行了数据仿真比较研究和兼容性分析,并指出了它们的应用局限性.

超声彩色血流成像系统中一种新的MTI解决方案

在彩色血流成像系统中,超声血流多普勒信号被高强度的组织杂波所污染,M T I是抑制杂波并提取血流信号的一项关键技术。为了进一步提高血流的检测性能,提出了一种新的M T I解决方案,它由预滤波器、杂波弱抑制器和二阶AR估计器三部分组成。经过预滤波和杂波弱抑制处理后,高强度的组织杂波得到有效的削减,此时其强度与血流相当,最有利于发挥二阶AR估计器的性能。仿真实验证实,与传统的方法相比,本文提出的方法能够更加准确和稳定地估计血流参数,同时具有更强的低速血流检测能力。

MTI级联MTD的信噪比增益

雷达系统经常采用动目标指示(MTI)级联动目标检测(MTD)提高对运动目标的检测性能。文中推导出了MTI级联MTD的信噪比(SNR)增益计算公式,该增益不超过仅MTD处理的SNR增益。级联MTI后,对位于MTI通带中心处的MTD滤波器,其增益变化较小,越远离该中心的MTD滤波器,增益变化越大。MTI滤波使背景噪声变得不平稳,不利于后续的恒虚警率(CFAR)检测。采用MTI的频率响应加以校正,恢复噪声的平稳性。上述研究对工程实践具有较高的参考价值。

METHOD FOR ALONG-TRACK DUAL-ANTENNA AIRBORNE RADAR'S GMTI WHEN THE ATENNA ERROR CHANGES PULSE TO PULSE

This paper presents a joint method of Doppler Beam Sharpen (DBS) imaging and Signal Subspace Processing (SSP) to achieve Ground Moving Target Indication(GMTI) for along- track dual-antenna airborne radar. When the error of the two antennas (also refers to channels) changes pulse to pulse, the method SSP is used to precisely calibrate the two antennas’ DBS images, then to detect the ground moving targets in the difference image of the two calibrated images. The method DBS-SSP is proved to offer performance improvement on the actually measured data and simulated data.

基于欺骗式动目标的SAR干扰技术研究

针对军事运动目标的保护问题,提出了基于欺骗式动目标的SAR干扰方法,该方法根据收到的雷达信号,调制不同的散射强度和位置信息,模拟产生多个虚假的运动目标,避免了静止场景不能干扰动目标成像的缺点。分析了雷达位置确定误差对欺骗式动目标干扰效果的影响,给出了一种干扰机的布阵方法。仿真证明,欺骗式动目标干扰方法可以达到保护运动目标和向被干扰雷达提供虚假信息的目的。

一种改进的OTHR自适应海杂波抑制方法

海杂波抑制严重限制天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)系统对低速舰船目标检测能力的主要原因之一。针对自适应海杂波抑制方法中当杂波与目标多普勒频率接近时存在目标谱峰分裂或目标谱峰偏移的问题,提出一种采用运动目标显示(moving target indication,MTI)与基于特征值分解的自适应杂波抑制相结合的改进的特征值分解(modified eigen-value decomposition,MEVD)海杂波抑制方法。该方法通过MTI滤波器抑制目标谱峰内杂波,之后通过自适应抑制方法抑制其他杂波,具有同时抑制一阶和高阶海杂波的能力,提高了目标信杂噪比,有助于提高OTHR对舰船目标的检测性能。理论分析、仿真实验和实测数据处理结果均验证了MEVD方法的有效性。

顺轨三频三孔径星载SAR的运动目标检测及定位方法研究

杂波背景下,传统的多通道SAR运动目标检测方法在杂波对消后即实施目标检测,并不考虑目标的距离徙动校正,这种做法会丢失某些快速目标,虽能够检测到速度不是特别快的目标,却可能存在测速模糊,难以对其准确定位。对此,该文提出用3频3孔径SAR解决杂波对消后快速目标的多普勒模糊问题,并用双频共轭处理(DFCP)和Keystone变换对动目标解多普勒模糊、进行距离徙动校正,提高信噪比,进而实现对目标的检测、无模糊测速和定位。该方法在可获得与其他方法相当定位精度的同时,扩大了可检测和定位的目标的速度范围。仿真结果证明了该文方法的有效性。

真实数据背景下的SAR运动目标回波信号模拟及应用

该文提出了一种新的合成孔径雷达(SAR)原始数据模拟方法,将模拟数据和实际测量数据结合在一起形成含有模拟运动目标和真实背景的 SAR原始数据,用于对 SAR运动目标检测方法的验证和分析。根据SAR的成像原理和运动目标的回波模型,该文给出了将模拟运动目标回波信号和真实背景回波数据叠加的半真实模拟数据的形成方法。通过将合成的数据应用于运动目标的检测试验,验证了方法的有效性。

基于背景差分法的单通道圆迹SAR动目标检测算法研究

圆迹SAR(CSAR)作为一种新的对地高分辨率成像方法,兼具长时间观测以及获得目标360°全向信息的优势。该文利用其长时间观测的特性,针对单通道圆迹SAR提出一种新的图像域动目标检测算法。首先从等多普勒等距离角度分析了动目标信号模型,后给出动目标检测算法。该方法将原始图像分为无动目标的背景以及含有动目标的前景图像,由于静止背景较动目标变化缓慢,故利用中值滤波器对重叠子孔径图像序列沿时间维进行滤波以获得背景图像,再利用每帧原始图像与背景图像的差来获得相应的含有动目标的前景图像。机载圆迹SAR数据处理结果说明了该方法的有效性。

三天线机载SAR动目标轨迹检测

在军事应用场合中,SAR除了能获得高分辨率图像外,还具有对地面运动目标进行探测、跟踪和定位的能力。结合试验用SAR/MTI雷达的具体情况,对采集的数据运用通道校正和均衡处理等技术,并在图像域进行杂波抑制干涉处理来提高系统的杂波对消能力。通过计算机仿真和三孔径SAR/MTI实测数据的处理,证明该处理方法能有效地从地杂波中检测出地面慢速运动目标的运动轨迹。

分布式天基雷达动目标检测性能分析

针对多部天基雷达采用分布式工作体制检测运动目标面临的杂波抑制困难问题,分析了沿航迹基线长度、有效基线长度、地面坡度、波束指向误差、图像配准误差、通道幅度和相位误差对杂波抑制和动目标检测性能的影响。仿真实验结果为以动目标检测为目的的卫星编队构形和雷达参数选择提供了一定依据。

自适应杂波抑制技术在雷达中的应用

动目标显示(MTI)技术是雷达在杂波环境中发现运动目标的有效手段。首先讨论了雷达信号处理中常用的自适应动目标显示技术,即在多杂波环境下的自适应杂波抑制技术。然后针对雷达杂波抑制中常用的级联MTI滤波器,提出了一种新的设计方法,即采用时变加权原理,通过对动杂波速度估值,实现对运动杂波抑制滤波器权值的优化。最后给出了这2种杂波抑制级联型MTI的工程实现。

数字旁瓣相消与动目标显示的兼容性分析

为了同时对付有源和无源干扰,需要同时采用旁瓣相消(SLC)和动目标显示(MTI)技术,且 SLC 一般都在 MTI 处理之前实现。本文分析了 SLC 对 MTI 产生影响的原因,并将其分解为理想权值和权值噪声两种不同性质的影响,它们分别等效于展宽了杂波的频谱和产生了附加噪声。文章还提出了各种不同因素的作用。最后,提出了一种简单有效地补偿 SLC 对 MTI 影响的方法。

战场侦察雷达对炸点目标的识别方法

在战场侦察雷达的应用中,对炸点目标的探测和识别,一直是一个重要课题。针对炸点和普通目标的回波特性作了讨论。文中研究了炸点和普通目标回波信号经动目标检测(MTD)处理后的特征,发现了两种目标特征谱在多普勒滤波器通道响应的特点,提出了一种在多普勒滤波器通道进行二元积累,设定检测门限来判定炸点目标的方法;另外,对目标多普勒响应的滤波器分布特征作了分析,利用炸点目标与普通目标的多普勒分布差的区别进行目标识别,并取得了很好的效果。

无人机载微型SAR系统设计与实现

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达(SAR)系统的微型化需求,该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术,降低了系统复杂度,减少了系统的体积、重量和功耗,实现了小体积、轻重量、低功耗的微型SAR系统。分析了调频连续波体制SAR的成像算法及其地面动目标显示(GMTI)处理技术。通过微型SAR系统在小型无人机平台上的飞行试验,试验结果验证了系统的有效性和可行性。

基于中国剩余定理解分布式星载SAR-ATI测速模糊

分布式星载SAR系统利用沿航迹干涉对地面运动目标测速时,由于较长基线导致严重的测速模糊。该文在研究鲁棒性中国剩余定理的基础上,利用剩余定理在满足某些约束条件下得到唯一解的原理,分析了多基线和多频率分布式星载SAR-ATI系统解速度模糊的方法,同时推导了多基线和多频率的约束条件,以及最大测速值。仿真结果表明该文算法能有效地解分布式星载SAR-ATI系统动目标速度模糊,为分布式星载SAR系统设计与基线设计提供了一定的指导作用和参考价值。