专利名称：一种提高地面运动目标检测性能的多基线设计方法
技术领域：
本发明属于信号处理领域，特别涉及一种提高地面运动目标检测性能的多基线设计方法，并给出针对这种设计方法的多通道ATI通用算法的推导。
背景技术：
合成孔径雷达(SAR)由于具有高分辨率、全天候、全天时等优点而广泛用于侦察、测绘、资源探测、环境监测等领域。对地面运动目标的检测(GMTI-Ground Moving TargetIndication)是SAR的一项重要应用。SAR在实现GMTI功能时通常工作于下视状态，而载体的高速运动导致场景主瓣杂波具有较大的方位多普勒带宽，在很大程度上淹没了感兴趣速度范围内的目标回波信号，·严重影响了地面慢速运动目标检测性能。有效抑制场景杂波成为SAR实现GMTI功能的前提条件，是SAR信号处理的重要研究内容。多通道SAR具有主瓣杂波区微弱、慢速运动目标的检测能力，相比于单通道SAR更具有优势。一种有效的杂波抑制方法是沿航迹干涉技术(ATI-Along Track Interferometry),利用通道间场景与运动目标回波相位的差别，进行干涉处理，抑制杂波，从而检测出运动目标。基线长度(本发明中提到的基线长度特指通道间相位中心间距)的选择对动目标检测性能有着不可忽视的影响。短基线难以获得理想的最小可检测速度(MDV)和测速精度；长基线的最大非模糊速度低，不利于检测快速目标。多基线的设计可实现长短基线的配合，同时提高动目标的检测性能。分布式雷达系统虽然可以实现多基线系统，但其造价相对昂贵，系统复杂，形成的多通道间相干性较差，技术还不够成熟，并不能得到广泛的使用。因此，研究单一雷达平台的GMTI系统，合理设计多基线的天线构型，以提高动目标的检测性能，是十分有意义的。用于动目标检测技术的ATI算法，特别是数据域的ATI算法的推导，其中涉及到的相位补偿函数和延时处理过程都与基线长度密切相关，所以，针对所设计的多基线天线构型，需要相应的ATI算法配合，才能实现动目标检测。

发明内容
本发明针对多通道单一 SAR平台，根据基线长度与动目标检测性能的关系，提出一种多基线的设计方法，并推导出相应的多通道ATI通用算法，以解决上述问题。本发明内容首先基于基线长度与动目标检测性能的关系，具体定性关系如下
/ V(a)基线越短,最大非模糊速度越大Vrmax =—f ;
4d(b)基线越长，最小检测速度越小V_f.;
And
L· 2 f/(c)基线越短，盲速周期越长义二+;
2d
(d)基线越长，测速精度越闻
权利要求
1.一种提高地面运动目标检测性能的多基线设计方法包括一、设计天线构型，实现多基线要求；二、根据所设计天线构型，设计与之匹配的多通道ATI通用算法。具体内容如下 一、设计天线构型，实现多基线要求 步骤一(图I)设计天线为一发多收模式，全孔径发射，η个子孔径接收。称作通道i，i = O，±1，±2...。通道间的基线长度设置的原则是有长有短，并非均匀分配，且存在互质的基线。该设计有利于动目标检测性能的提高(延长盲速周期，扩大非模糊速度)，以及多通道ATI通用算法的推导(将会在下一个内容中有所体现)。
步骤二 设置通道O作为参考通道，其作用在推导多通道ATI通用算法时得以体现。步骤三计算任意两个通道i和通道k相对于通道O的基线长度(即相位中心间距)为 dio，dk0。
步骤四计算通道i相对与通道k的基线长度dik = di(|-dk(l。
步骤五选择两个互质的基线dik，dJr组成基线对。可以根据具体需求 (a)检测慢速目标或对测速精度要求较高时，采用长基线对的检测结果； (b)检测速度较快目标或对杂波抑制要求较高时，采用短基线对的检测结果； (C)当长短基线对的数据都可以采纳时，可根据实际情况或检测结果加权各基线的数据，得到较为理想的检测结果。
二、根据第一部分天线构型，设计与之匹配的多通道ATI通用算法，具体内容为 步骤一读入SAR系统的相关参数，包括雷达高度H，雷达速度Va，雷达中心频率&，光速c，雷达斜视角供，脉冲时宽 ；，波束中心距离R。，距离向采样率匕，距离向调频率&，天线方位向长度D，基线单位长度B。
步骤二 根据天线配置方式、雷达与地面目标几何关系，推导SAR回波模型，具体为 (a)天线的配置方式为全孔径发射信号，各子孔径同时接收信号。
(b)设置通道O的相位中心设在天线中心(为便于推导所设，并非一定要位于天线中心)。天线延方位向排列，各通道相位中心用Oi表示，获取任一通道i和通道O的基线长度di0。
(c)计算雷达平台到场景中心的最短距离为Rb，获取雷达方位向速度Va。零时刻，天线的中间Otl位于原点；目标位于P(X(I，y0, h)，方位向速度和对地(对斜面)距离向速度分别为 Vx, Vy (Vr)。
(d)ta = t时刻,天线运动到O' i点，目标运动到Pt点，计算O' i与Pt距离Ri⑴
全文摘要
本发明针对多通道单一SAR平台，分析基线长度对于动目标检测的影响，提出一种多基线的天线设计方法，并推导出相应的多通道ATI通用算法。本发明的基线设计方法增加系统选择基线的灵活性，可以根据不同需求，提高动目标检测性能，为后续处理提供丰富的干涉相位信息；与之匹配的ATI通用算法中适用于所有天线模式为一发多收的多通道GMTI系统，且涉及到的相位滤波器形式简单且有效，具有更好的通用性和更强的实用性。
文档编号G01S13/90GK102955158SQ201210181199
公开日2013年3月6日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者李景文, 王冠琼, 于泽, 杨威, 曾虹程 申请人:北京航空航天大学