一种机载三通道sar-gmti的精确定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达信号处理领域，特别设及一种机载S通道SAR-GMTI精确定 位方法，即一种机载S通道合成孔径雷达-地面运动目标检测（SyntheticAperture Radar-GroundMovingTargetIndication,SAR-GMTI)精确定位方法，适用于机载平台或 星载平台的SAR成像处理。
【背景技术】
[0002] 目前，SAR成像技术已被广泛应用于包括动目标检测W及高分辨率雷达成像的民 用和军用领域中，但是当SAR成像技术中的动目标位置发生移动时，SAR成像技术就不能正 确反映动目标的真实位置，此时就要求对动目标进行重新检测和重新定位，甚至进行重新 SAR成像。
[0003] 在SAR成像技术中，对于动目标而言，由于场景中多个动目标的运动参数各不相 同，并且每个动目标合成孔径时间内的各个运动参数，均会随时间推移而发生变化，而使用 常规算法较难有效解决动目标的距离徙动（RCM)和方位散焦问题，也难W实现动目标的精 聚焦，从而影响动目标的定位精度。
[0004] 为了解决常规算法存在的缺陷，学者们尝试使用机载多通道的合成孔径雷达-地 面运动目标检测（SAR-GMTI)方法来进行处理，通过估计动目标方位调频率来解决方位散 焦问题，而估计动目标方位调频率方法，通常使用时频分析法和分数阶傅里叶变换法；机载 多通道的SAR-GMTI方法主要采用的是模石形化巧stone)变换，模石形化巧stone)变换虽 能够在动目标的运动参数未知的条件下，实现动目标的距离徙动（RCM)中线性距离的走动 校正，但是却不能进行距离徙动（RCM)中的二次距离弯曲校正，并且模石形化eystone)变 换只适用于动目标没有模糊径向速度的情况；另外，时频分析法和分数阶傅里叶变换法虽 在理想情况下均能够估计到较高精度的动目标方位调频率，但是当动目标信噪比（SNR)降 低或是有其他动目标干扰该动目标时，动目标方位调频率的估计精度会严重下降，并且动 目标方位速度是时变的，仅补偿动目标方位速度引起的二次调频项，不足W实现动目标的 完全聚焦。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明W机载多通道的合成孔径雷达地面动目标检测 (SAR-GMTI)为研究背景，提出了一种S通道SAR-GMTI的精确定位方法，该方法通过精确提 取动目标的沿方位时间的干设相位，并将提取出来的干设相位补偿动目标的距离徙动，最 终实现动目标的精聚焦和精确定位。
[0006] 本发明的实现思路是；先通过对各个接收通道的原始动目标的回波信号依次进 行距离脉冲压缩处理、常规的运动误差补偿、通道均衡处理，然后根据中屯、相位偏置原理 值PCA)对依次经过距离压缩处理、常规的运动误差补偿、通道均衡处理后的各个通道进行 时移配准，并对时移配准后的各个通道信号，分别进行两两通道信号对消，得到第一动目标 信号和第二动目标信号，对第一动目标信号和第二动目标信号分别进行相位补偿和距离徙 动补偿，再分别经过干设处理，得到原始动目标的精聚焦成像位置，并将该原始动目标的精 聚焦成像位置在所在场景中进行标注。
[0007] 为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予W实现。
[0008] -种S通道SAR-GMTI精确定位方法包括W下步骤：
[0009] 步骤1，分别获取=通道SAR雷达的第一通道信号、第二通道信号和第=通道 信号，再依次得到第一通道信号与第二通道信号相减后的对消通道T12的第一动目标信 号312(*，*。)、第二通道信号与第^通道信号相减后的对消通道123的第二动目标信号 S23(t，tg);其中，t表示方位快时间，tg表示方位慢时间。
[0010] 步骤2,分别提取对消通道T12的第一动目标信号Si2(t，tg)沿方位时间的相位，和 对消通道T23的第二动目标信号S23(t，t。）沿方位时间的相位，得到原始动目标的沿方位时 间的干设相位0(0 ;其中，t。表示方位慢时间。
[0011] 步骤3,利用原始动目标的沿方位时间的干设相位;，构造原始动目标的精确 干设相位补偿函数Hi为：
[0012]
[0013] 再根据精提取的沿方位时间的干设相位0(0和等式
得到原 始动目标垂直速度Vf(tg)，并将原始动目标垂直速度Vf(tg)沿方位时间积分，得到原始动目 标的距离徙动补偿函数H为：
[0014]
[0015]其中，f。表示机载S通道雷达的发射信号载频，ft表示脉冲重复频率，V t(t。）表示 原始动目标垂直速度，C表示光速，tg表示方位慢时间，d表示机载=通道SAR的天线间距， V表示机载=通道SAR的载机飞行速度。
[0016] 步骤4,对第一动目标信号作距离傅里叶变换到距离频域后，得到第一 动目标距频信号這化，再将第一动目标距频信号适(W。）、原始动目标的精确干设相位 补偿函数Hi、原始动目标的距离徙动补偿函数者相连乘后，得到第一动目标距频补偿信 号 s' 12扣 ta);
[0017] 对第二动目标信号S23(t，t。）作距离傅里叶变换到距离频域，得到第二动目标距 频信号4化，再把第二动目标距频信号、原始动目标的精确干设相位补偿函数Hi 的共辆、原始动目标的距离徙动补偿函数H =者相连乘后，得到第二动目标距频补偿信号 s' 23 扣 ta);
[001引最后，对第一距离补偿动目标信号S' 12a,tg)和第二距离补偿动目标信号 S' 23a, tg)分别作距离逆快速傅里叶变换（IFFT)到距离时域，分别得到第一动目标距离 时域补偿信号4(W。）和第二动目标距离时域补偿信号這(f，0，即分别完成第一动目标信 号Si2(t，tg)的距离徙动补偿和第二动目标信号S23(t，tg)的距离徙动补偿。
[0019] 步骤5,在第一动目标距离时域补偿信号.s'|;(/，U和第二动目标距离时域补偿信号 中，任选其中一个动目标距离时域补偿动信号，通过取相角操作直接提取该动目标 距离时域补偿信号所在距离单元的方位相位4/ (tg);其中，j表示第几动目标距离时域 补偿信号，jG{1，2}。
[0020] 步骤6,将提取的方位相位4/ (tg)进行多项式拟合，分离出指数项高于二 次的相位项部分，利用该指数项高于二次的相位项部分与第一动目标距离时域补偿信号 苗化U和第二动目标距离时域补偿信号4化U分别相乘，分别得到完成方位高次相位补 偿的第一动目标距离时域补偿信号和完成方位高次相位补偿的第二动目标距离时域补偿 信号；其中，j表示第j动目标距离时域补偿信号，je{1,2}。
[0021] 步骤7,利用距离多普勒成像（RD)算法，对完成方位高次相位补偿的第一动目标 距离时域补偿信号和完成方位高次相位补偿的第二动目标距离时域补偿信号分别进行成 像处理，分别得到第一动目标精聚焦成像位置和第二动目标精聚焦成像位置。
[0022] 步骤8,通过干设处理提取第一动目标精聚焦成像位置的第一聚焦剩余干设相位， 再通过干设处理提取第二动目标精聚焦成像位置的第二聚焦剩余干设相位，并根据W下换 算公式
[0023]
[0024] 分别计算得到第一动目标精聚焦成像位置的第一聚焦剩余干设相位对应的第一 位置误差、第二动目标精聚焦成像位置的第二聚焦剩余干设相位的第二位置误差；
[0025] 再利用第一动目标精聚焦成像位置的第一聚焦剩余干设相位对应的第一位置误 差补偿第一动目标精聚焦成像位置，利用第二动目标精聚焦成像位置的第二聚焦剩余干设 相位对应的第二位置误差补偿第二动目标精聚焦成像位置；
[0026] 经过第一位置误差补偿的第一动目标精聚焦成像位置，与经过第二位置误差补偿 的第二动目标精聚焦成像位置相减后，得到原始动目标的精聚焦成像位置，即所要确定的 动目标准确定位位置，并将该原始动目标的精聚焦成像位置在所在场景中进行标注；
[0027] 其中，Wfc表示第k动目标精聚焦成像位置的第k聚焦沿方位时间的干设相位，Xk 表示第k动目标精聚焦成像位置的第k聚焦沿方位时间的干设相位对应的第k位置误差， Rbk表示第k动目标精聚焦成像位置所在的对消通道到第k动目标精聚焦成像位置的瞬时 斜距，下标kG{1，2}，A表示机载=通道SAR接收到的回波信号波长，d表示机载=通道 SAR的天线间距；
[0028] 至此，=通道SAR-GMTI精确定位方法基本完成。
[0029] 本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0030] (1)本发明通过精提取动目标信号沿方位时间的干设相位并解径向速度模糊，获 取动目标信号的瞬时径向速度，并能够对动目标信号引起的距离徙动进行有效补偿；通过 补偿方位向上的高次相位项，完成动目标信号的高精度