一种基于多普勒参数分析的UAV聚束SAR前向速度估计方法

摘要

一种基于多普勒参数分析的UAV聚束SAR前向速度估计方法，本发明在聚束模式下，将回波信号的多普勒调频率用一个近似表达式表示；并对一段时间内估计得到的多普勒调频率进行低通滤波，即可分离得到表达式中的低频分量。建立航线前向速度和沿航线加速度对时间的方程组，通过多项式拟合，最后获得估计的波束沿航线前向速度和沿航线加速度。本发明采用采用面目标进行回波信号仿真，通过误差分析，在UAV聚束SAR模式下，本发明方法能够有效提高对UAV前向速度的估计精度。

主权项

一种基于多普勒参数分析的UAV聚束SAR前向速度估计方法，其特征在于，所述估算方法如下在聚束模式下，回波信号的多普勒调频率γ(t)可近似为如下形式：$\gamma \left(t\right)=\frac{2{v_X}^2{\cos }^2\theta }{{\mathrm{\lambda R}}_b}+\frac{2a_X\sin \theta }{\lambda }+\frac{2a_r\cos \theta }{\lambda }+\frac{4v_X{v}_r{\cos }^2\theta \sin \theta }{{\mathrm{\lambda R}}_b}+\frac{2{v_r}^2{\sin }^2\theta \cos \theta }{{\mathrm{\lambda R}}_b}$其中v_X为沿航线前向速度；a_X沿航线加速度；v_r为垂直航线的速度；a_r为垂直航线的加速度；θ为斜视角；λ为波束的波长；R_b为波束发射点距成像表面的最短距离；由于v_X和a_X、v_r和a_r是导数关系，因此，则认为γ(t)表达式中第一、第二项为低频分量，第三、四、五项为高频分量；对一段时间内估计得到的多普勒调频率进行低通滤波，即可分离得到γ(t)表达式中的低频分量：${\gamma }_{Low}\left(t\right)=-\frac{2{v_X}^2{\cos }^3\theta }{{\mathrm{\lambda R}}_b}+\frac{2a_{X}sin\theta }{\lambda }$在γ_Low(t)表达式中，θ为参量斜视角；沿航线前向速度v_X和沿航线加速度a_X均为时间t的函数；假设沿航线前向速度v_X和沿航线加速度a_X的表达形式为：$\left\{\begin{array}{c}{v}_X=a_0+a_{1}t+a_2{t}^2\\ a_X=a_1+a_{2}t\end{array}\right.$将上式中的v_X和a_X代入γ_Low(t)表达式，即可通过多项式拟合，得到参数a₀、a₁和a₂；并由上面联立方程式最后计算出沿航线前向速度v_X和沿航线加速度a_X。