[发明专利]机载多通道CSSAR地面运动目标运动参数估计方法

摘要

本发明提供了一种机载多通道CSSAR地面运动目标运动参数估计方法，涉及雷达信号处理领域。本发明对距离压缩后的目标信号进行距离向傅里叶变换，并进行基带多普勒中心补偿，对补偿后的目标信号进行方位向傅里叶变换，估计目标的多普勒模糊数和多普勒调频率，并构造二维频域参考函数，根据目标的多普勒中心频率、多普勒调频率和正侧视时刻目标的位置参数估计目标的运动参数。本发明建立了目标位置和速度之间的耦合的精确关系式，提出利用目标的多普勒调频率、多普勒中心频率和目标在SAR图像中的位置信息来解除目标位置和速度之间的耦合，能准确估计出机载多通道CSSAR下地面运动目标的运动参数。

主权项

一种机载多通道CSSAR地面运动目标运动参数估计方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1、假设：(1)杂波已被机载多通道CSSAR系统采用偏置相位中心天线方法抑制；(2)距离压缩后的目标信号已被提取，且目标信号位于原始数据域；对距离压缩后的目标信号进行距离向傅里叶变换，将目标信号变换到方位时域距离频域，进入步骤2；步骤2、对步骤1变换到方位时域距离频域的目标信号进行基带多普勒中心补偿，包括如下步骤：a)方位时域距离频域的目标信号sDPCA(fr,ta)表示为sDPCA(fr,ta)=Wr(fr)wa,1(ta)exp{-j4π(fc+fr)Rbc}×exp{j2π(fc+fr)λfacc(ta-tb)}exp{-jπ(fc+fr)λKa(ta-tb)2c}---(1)]]>其中，Wr(·)为距离频率包络，wa,1(·)为参考通道的收发双程天线方向图，fc为雷达发射信号的载频，fr为距离频率，ta为方位慢时间，c为光速，λ为波长，tb为目标位于参考通道等效相位中心的正侧视方向的时刻，Rb为tb时刻目标到雷达的距离，Ka为目标的多普勒调频率，fac为目标的多普勒中心频率，且fac可表示为fac＝fac,b+M·PRF，其中fac,b为目标基带多普勒中心频率，M为目标多普勒模糊数，PRF为雷达的脉冲重复频率；b)假设目标基带多普勒中心频率fac,b的估计值为则根据方位时域距离频率域目标信号的表达式，基带多普勒中心补偿函数可构造为H1(fr)=exp{-j2πf^ac,b(fc+fr)fcta}---(2)]]>将式(1)的目标信号与公式(2)的补偿函数相乘即可实现基带多普勒中心补偿；步骤3、对步骤2中基带多普勒中心补偿后的目标信号进行方位向傅里叶变换，将目标信号变到二维频域；步骤4、估计目标的多普勒模糊数和多普勒调频率，得到的多普勒模糊数和多普勒调频率的估计值分别为和步骤5、利用步骤4估计的目标多普勒模糊数和多普勒调频率构造二维频域的参考函数，将步骤3中的目标信号与该参考函数相乘进行目标成像，然后对相乘后的信号进行二维傅里叶逆变换将目标信号变到图像域；二维频域参考函数构造为：H2(fr,fa;K^a,M^)=exp{-jπfc+frfcM^2PRF2K^a}exp{j2πM^·PRFK^a(fa+M^·PRF)}×exp{-jπfc(fa+M^·PRF)2K^a(fc+fr)}---(3)]]>其中fa为基带方位频率，且满足‑PRF/2≤fa≤PRF/2，和分别为目标多普勒调频率和多普勒模糊数的估计值；步骤6、根据目标在图像域中的位置估计正侧视时刻目标的位置参数，包括如下步骤：a)图像域目标信号表示为：s(tr,ta)=pr[tr-(2cRb+fac,bfctb)]pa(ta-tb)exp{-j2π(2Rbλ+fac,btb)}---(4)]]>其中，tr为距离快时间，pr(·)为距离压缩冲激响应函数，pa(·)为方位压缩冲激响应函数；b)根据公式(4)的图像域目标信号的表达式，正侧视时刻目标到雷达的距离Rb和目标的方位角θb由下式估计出：θ^b=ω·ta,img---(5)]]>R^b=c2(tr,img-f^ac,bfcta,img)---(6)]]>其中，和分别为Rb和θb的估计值，ta,img和tr,img为图像域中目标的方位向位置和距离向位置，ω为雷达运动的角速度；步骤7、根据目标的多普勒中心频率、多普勒调频率和正侧视时刻目标的位置参数估计目标的运动参数，采用如下公式估计目标的运动参数：v^x=-λf^acR^bcos(θ^b)2(r^b-ra)-(raω-ra2ω2-rar^bω2-λ2f^ac2h24(r^b-ra)2+λK^aR^b2)sin(θ^b)---(7)]]>v^y=-λf^acR^bsin(θ^b)2(r^b-ra)+(raω-ra2ω2-rar^bω2-λ2f^ac2h24(r^b-ra)2+K^aR^b2)cos(θ^b)---(8)]]>式(7)和式(8)中，f^ac=M^·PRF+f^ac,b---(9)]]>r^b=R^b2-h2+ra---(10)]]>其中，为vx的估计值，为vy的估计值，vx和vy分别是目标沿x轴和y轴的速度，为fac的估计值，为rb的估计值，rb为正侧视时刻目标到坐标原点的距离，ra是雷达运动轨迹的半径，h为雷达的高度。