[发明专利]一种高轨卫星SAR动目标检测方法

权利要求书

1.一种高轨卫星SAR动目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过高轨卫星SAR中的第一通道发射线性调频信号；

S2、通过地面目标接收第一通道发射的线性调频信号并返回回波信号被高轨卫星SAR中的第一通道和第二通道同时接收；

S3、对第一通道和第二通道接收到的回波信号进行脉冲压缩；

S4、对第一通道和第二通道中的脉冲压缩后的信号进行双通道DPCA对消，得到运动目标回波信号；

S5、构造频率域匹配函数，对运动目标回波信号进行补偿，并做逆傅里叶变换，得到二维时域信号；

S6、对二维时域信号沿慢时间维进行傅里叶变换，并进行CFAR检测，当CFAR检测时的峰值大于设定阈值，则判定检测到动目标，实现动目标的检测；

所述步骤S2中动目标接收到雷达发射的线性调频信号并返回回波信号被高轨卫星SAR的第一通道和第二通道接收时，线性调频信号与回波信号传输总距离R_n(t)为：

式中，c为光速；

τ₁为在慢时间t时刻，第一通道发射线性调频信号到达动目标时所用的时间，t＝nT，n为雷达发射信号的脉冲序号，T为线性调频信号的重复周期；

τ₂为动目标反射的回波信号被第一通道或第二通道接收到的时间；

为t＝nT时刻动目标与高轨卫星SAR的距离矢量；

是t1＝nT+τ₁时刻动目标与高轨卫星SAR的距离矢量；

是t2＝nT+τ₁+τ₂时刻动目标与高轨卫星SAR的距离矢量；

所述S3具体为：

对第一通道和第二通道中的回波信号进行下变频得到对应的回波基带信号S₁₁(t+mT,τ)和S₁₂(t,τ)，再对其沿快时间维进行傅里叶变换，并与距离向参考函数进行匹配实现，实现脉冲压缩；

式中，τ为快时间；

m为满足DPCA条件的正整数；

所述步骤S4具体为：

对第二通道中的回波基带信号进行相位差补偿，然后与第一通道中的回波基带信号相减，得到对消后的残余信号，对其进行变换处理后得到运动目标回波信号；

所述第二通道中的进行相位差补偿时的相位补偿函数为：

式中，exp(·)为指数函数；

j为虚数单位；

π为弧度单位；

d为通道间距；

R₀为高轨卫星SAR与地面动目标的初始斜距；

c为光速；

τ_total为回波时延；

λ为波长；

v为高轨卫星SAR的速度；

所述步骤后S4中，运动目标回波信号S(t,f_τ)为：

式中，σ₀为信号的常数系数；

rect(·)为矩形窗函数；

f_τ为信号的快时间维频率；

B为信号带宽；

f_c为载频；

R_equal(t)＝R₀+v₀t+a₁t²+a₂t³，R₀为高轨卫星SAR与地面动目标的初始斜距，v₀、a₁和a₂分别为地面动目标与高轨卫星SAR之间的相对速度、加速度和第二加速度；

所述步骤S5具体为：

S51、对运动目标回波信号S(t,f_τ)做一阶Keystone变换，消除多普勒频率项引起的线性距离走动；

其中，对运动目标回波信号S(t,f_τ)做一阶Keystone变换的公式为：

式中，S_KT(t_n,f_τ)为一阶Keystone变换后的运动目标回波信号；

t_n为一阶Keystone变换后的慢时间；

f_τ为信号的快时间维频率；

σ₁为中间参数；

exp(·)为指数函数；

f_amb为折叠后的多普勒频率；

f_c为载频；

k为多普勒模糊数；

PRF为脉冲重复频率；

a₁和a₂分别为动目标与高轨卫星SAR之间的加速度和第二加速度；

S52、构造关于多普勒模糊数、加速度和第二加速度的频率匹配函数P(t_n,f_τ；K,A₁,A₂)；

其中，频率匹配函数P(t_n,f_τ；K,A₁,A₂)为：

式中，K,A₁,A₂分别为多普勒模糊数、加速度和第二加速度的值；

S53、将一阶Keystone变换后的信号S_KT(t_n,f_τ)与频率匹配函数P(t_n,f_τ；K,A₁,A₂)相乘，得到慢时间-距离频域信号S₁(t_n,f_τ)；

其中，慢时间-距离频域信号S₁(t_n,f_τ)为：

S54、对慢时间-距离频域信号S₁(t_n,f_τ)沿距离频率维域做逆傅里叶变换，得到二维时域信号S₁(t_n,τ)；

其中，二维时域信号S₁(t_n,τ)为:

S₁(t_n,τ)＝D₁sinc[B(τ-2R₀/c)]exp(j2πf_ambt_n)

式中，D₁为常数项系数。