基于二次拟合距离方程的地面加速运动目标成像方法

摘要

本发明属于雷达技术领域，公开了一种基于二次拟合距离方程的地面加速运动目标成像方法，用于合成孔径雷达对地面加速运动目标成像，其步骤为：1）对目标距离方程进行二次拟合；2）将目标原始回波信号变到二维频域；3）根据拟合出的二次距离方程，在二维频域构造距离匹配滤波器，并进行距离压缩和距离徙动校正；4）将距离压缩和距离徙动校正后的信号变到距离多普勒域；5）在距离多普勒域构造方位匹配滤波器，并进行方位压缩；6）对方位压缩后的信号进行方位向逆傅里叶变换，完成对目标的成像。本发明不需知道目标的速度参数、位置参数和加速度，就能对地面加速运动目标进行精确成像，而且计算效率高。

主权项

一种基于二次拟合距离方程的地面加速运动目标成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对雷达的目标距离方程进行二次拟合，得到二次拟合后的距离方程：$R\left(t_a\right)=a_0+a_1{t}_a+a_2{t}_a^2$其中，雷达工作在正侧视模式下，雷达平台速度为v_a，t_a为慢时间；t_a＝0时，目标方位向速度、方位向加速度、距离向速度、距离向加速度分别为v_x、a_x、v_y和a_y，且此时，雷达位于坐标原点，目标位于(0，y₀)；R(t_a)为t_a时刻目标到雷达的瞬时距离，t_a为慢时间，a₀、a₁和a₂分别为常数项、一次项和二次项系数；目标的原始回波信号表示为：$s(t_a,t_r)=w_a\left(t_a\right)w_r(t_r-2R(t_a)/c)\exp \{-j4{\mathrm{\pi f}}_c\frac{R\left(t_a\right)}{c}+{\mathrm{j\pi K}}_r{(t_r-\frac{2R\left(t_a\right)}{c})}^2\}$其中，t_r为快时间，c为光速，w_a(t_a)、w_r(t_r)分别为目标原始回波信号的方位包络和距离包络，f_c为雷达发射信号的载频，K_r为雷达发射的线性调频信号的调频率；步骤2，对地面加速度运动目标的原始回波信号依次进行距离向傅里叶变换和方位向傅里叶变换，得到二维频域目标回波信号；其中，在步骤2中，地面加速度运动目标的原始回波信号经距离向傅里叶变换和方位向傅里叶变换后，得到二维频域目标回波信号为$\begin{array}{c}S(f_a,f_r)=W_a(f_a-f_{ac})W_r\left(f_r\right)\exp \left\{-j\pi \left(\frac{f_r^2}{K_r}-\frac{{\mathrm{cf}}_a^2}{4a_2{f}_c^2}{f}_r+\frac{4a_0}{c}{f}_r\right)\right\}\\ \times \exp \left\{j\pi \left[\frac{c}{4f_c{a}_2}{f}_a^2+\frac{a_1}{a_2}{f}_a-\frac{4a_0{a}_2-a_1^2}{{\mathrm{ca}}_2}{f}_r\right]\right\}\end{array}$其中，W_r(f_r)是目标信号距离频谱的包络，W_a(f_a)是目标信号方位频谱的包络，f_r为距离频率，f_a是方位频率，f_ac为目标多普勒中心频率；步骤3，根据拟合出的二次距离方程，在二维频域构造距离匹配滤波器，对二维频域目标回波信号进行距离向匹配滤波，实现距离压缩和距离徙动校正；步骤4，对二维频域距离匹配滤波后的目标回波信号进行距离向逆傅里叶变换，得到距离多普勒域目标回波信号；步骤5，在距离多普勒域构造方位匹配滤波器，对距离多普勒域目标回波信号进行方位向匹配滤波，实现方位压缩；步骤6，对方位匹配滤波后的距离多普勒域目标回波信号进行方位向逆傅里叶变换，完成对地面运动目标的成像。