[发明专利]一种基于可旋转前视阵的斜视InSAR地面动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达系统设计及雷达信号处理技术领域，涉及干涉SAR地面运动目标检测技术，具体涉及一种基于可旋转前视阵的斜视InSAR地面动目标检测方法。

背景技术

地面运动目标检测(Ground Moving Target Indictation，GMTI)是现代雷达的重要功能之一，随着合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的广泛应用，基于SAR平台的运动目标检测无论在军事上还是民用上都具有重大意义。

沿迹干涉多通道SAR-GMTI是目前最广泛采用的SAR-GMTI模式，具有优良的慢速小目标检测能力。然而，许多实际SAR系统基线并不能沿航迹布设，但他们也亟需具备地面运动目标检测能力。例如火控、预警及导航雷达，这些系统的雷达阵面多数安装在平台头部，即各通道间的基线所在平面与航迹垂直，此时基线没有沿航迹的分量或沿航迹分量较小，动目标运动引起的干涉相位与高度引起的干涉相位耦合在一起，导致目前的沿航迹SAR-GMTI方法不能直接应用于这些雷达系统中。

现有的方法多是基于平坦场景假设，利用动目标周围像素点进行地形拟合，得到静止场景的响应，实现了干涉相位的解耦合。但是对于非平坦的场景，例如含有大量人造建筑物的城市，场景高度剧烈起伏，不满足局域平坦假设，导致静止目标的垂直基线干涉相位图变化剧烈，无法再通过动目标周围像素的相位信息进行干涉相位解耦。或是通过非均匀STAP方法进行杂波抑制，但是对阵元数目要求较高，而且计算量非常大。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是解决垂直基线复杂地形下的动目标检测问题，提供一种基于可旋转前视阵的斜视InSAR地面动目标检测方法，该方法基于垂直基线目标干涉相位的分析，通过旋转前视阵列，在保证目标速度敏感性的同时使其对高度目标的敏感度函数为零，在前斜视情况下将垂直航迹基线等效为沿航迹的基线，进而，通过常规的沿航迹DPCA-ATI类方法实现运动目标的检测与定位。规避了STAP复杂的运算和大阵元数要求，同时能够很好地适应复杂场景。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于可旋转前视阵的斜视InSAR地面动目标检测方法，包括以下步骤：

步骤一，在雷达射频部分后端加入一个伺服转台，控制SAR系统基线与竖直方向的角度θ_a，通过旋转安装SAR系统使基线与航迹及波束中心方向在一个平面内；

步骤二，将垂直基线前视阵等效为一个沿航迹的多通道SAR系统，等效基线长度为Dtanα，其中D为垂直基线长度，α为波束的方位角；接收目标回波信号，并根据等效基线长度Dtanα估算目标速度和位置。

进一步地，本发明所述接收目标回波信号并根据等效基线长度Dtanα估算目标速度和位置的具体过程为：

步骤1：接收目标回波进行SAR成像处理，得到聚焦的二维图像；

步骤2：对二维图像进行配准及通道均衡，然后进行去平地相位，得到各个通道目标点位置的复图像域响应，表示为:

I₀＝A_s+A_m

I₁＝A_s+A_m exp(-jφ_sXTI)

I₂＝A_s+A_m exp(jφ_sXTI)

其中，I₀,I₁,I₂分别为通道0,1,2中动目标所在复图像域的响应，A_s,A_m分别为静止目标及运动目标在通道0上的幅度，φ_sXTI为运动目标对垂直基线的干涉相位，D为垂直基线长度，β为目标的俯仰角，v_r为目标径向速度，v_p为平台速度，λ为波长；

步骤3：对三个复图像域响应I₀,I₁,I₂两两DPCA，得到对消后的图像，表达式为I₁₀和I₀₂；

步骤4：将对消后的两幅图像共轭相乘，获得各个目标聚焦点位置的干涉相位，进而得到径向速度估计

步骤5：根据径向速度估计和检测到目标聚焦位置，计算目标的真实位置估计值