[发明专利]快速非搜索的地面运动目标参数估计方法

说明书

本发明提出了一种快速非搜索的地面运动目标参数估计方法，主要解决现有方法补偿效果差、估计精度低的问题，实现对目标运动参数的精确估计和目标的重聚焦。其实现方案是：使用azimuth‑deramp匹配滤波函数对接收信号进行匹配滤波，消除谱分裂；再依次通过SOKT变换和相位差分处理补偿距离弯曲和距离走动；由IFFT和FFT变换得到的峰值坐标估计出多普勒模糊数和二阶运动参数；使用match匹配函数对接收信号进行匹配滤波，再依次进行KT变换、IFFT和FFT变换，并由峰值坐标估计出一阶运动参数。本方法补偿效果好，计算效率高，参数估计精度高，可用于地面运动目标在SAR图像中的重聚焦。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种快速非搜索的目标参数估计方法，可用于地面运动目标在SAR图像中的重聚焦。

背景技术

传统的合成孔径雷达SAR可以在全天时、全天候条件下获得静态场景的图像，当前已在民用和军事领域广泛使用。但当目标发生移动时，会出现新的多普勒分量，引起距离走动和距离弯曲，导致移动目标在SAR图像中产生错位甚至无法显示。因此，为了准确估计运动目标参数，需要对距离走动和距离弯曲进行良好的补偿以实现重聚焦。

佩里等人提出KT变换方法，该方法在低信噪比环境下显示出良好的补偿性能，可在移动目标一阶参数未知的情况下同时补偿多个目标的距离走动。但在实际应用中，由于脉冲重复频率有限，快速移动的目标经常会发生多普勒模糊，而KT方法无法解决多普勒模糊问题，其性能会显著下降。为了解决多普勒模糊问题，提出了一种通过搜索运动目标的线性轨迹和速度来实现距离-方位解耦合的Radon-FFT方法。此后，zheng等人提出了Deramp-Keystone变换，该方法可以在不搜索多普勒模糊数的情况下，对多普勒模糊情况下目标的距离弯曲进行补偿。然而实践发现该方法对距离走动和距离弯曲的补偿仍不够理想，且计算效率较低，有必要进行进一步的补偿处理。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种快速非搜索的地面运动目标参数估计方法，以提高计算效率，提升补偿效果。

本发明的技术方案是，使用azimuth-deramp匹配滤波-二阶Keystone变换-相位差分PD技术，补偿距离弯曲和距离走动，修正多普勒频偏和多普勒展宽，实现一、二阶运动参数的准确估计和运动目标的重聚焦，其实现步骤包括如下：

(1)对基于SAR平台几何模型的接收信号做数学变形和化简，得到关于频率变化量f和慢时间t_m的接收信号S₁(f,t_m)；

(2)利用azimuth-deramp匹配函数对接收信号S₁(f,t_m)进行匹配滤波，消除多普勒谱分裂，得到匹配后的信号S′₁(f,t_m)；

(3)对匹配后的信号S′₁(f,t_m)进行二阶Keystone变换，实现距离弯曲补偿，得到关于频率变化量f和新的慢时间η_m的信号S₂(f,η_m)；

(4)对距离弯曲补偿信号S₂(f,η_m)进行相位差分PD处理，得到一阶相位信号S₃(f,η_m)；

(5)对一阶相位信号S₃(f,η_m)执行f域IFFT变换和η_m域FFT变换，实现距离走动补偿，得到关于快时间t和频率f_a的峰值检测信号S₄(t,f_a)；

(6)对峰值检测信号S₄(t,f_a)进行检波，估计出多普勒模糊数和目标的二阶运动参数