基于单通道SAR的运动目标径向速度无模糊估计方法

摘要

本发明公开了一种基于单通道SAR的运动目标径向速度无模糊估计方法，主要解决现有技术中实现成本较高、运算量大、估计精度低的问题。其实现过程为：对雷达接收的运动目标回波信号进行距离脉压，将距离脉压结果转换到距离频率域，通过两视处理和距离向逆傅立叶变换得到运动目标距离脉压域两视信号，再将运动目标距离脉压域两视信号分别转换到多普勒频域，乘以方位向匹配函数，再经过干涉处理得到运动目标干涉结果；利用最小二乘线性拟合方法估计干涉结果的干涉相位随多普勒频率变化的斜率，根据该斜率估计运动目标径向速度。本发明具有系统实现成本低、运算量小、估计精度高、能同时估计两个运动目标径向速度的优点，可用于运动目标成像和精确定位。

主权项

1.一种基于单通道SAR的运动目标径向速度无模糊估计方法，包括如下步骤：(1)对利用单通道SAR接收的运动目标回波信号进行距离向脉压处理，得到运动目标距离脉压域信号其中，为快时间，t_m为慢时间；(2)将运动目标距离脉压域信号经过距离向傅立叶变换，得到运动目标距离频率域信号S(f_r,t_m)，其中，f_r为距离频率；(3)对运动目标距离频率域信号S(f_r,t_m)通过两视处理，得到第一视数信号S₁(f_r,t_m)和第二视数信号S₂(f_r,t_m)；对运动目标距离频率域的两视数信号再经过距离向逆傅里叶变换，得到运动目标距离脉压域的第一视数信号S₁(Δf,t_m)和第二视数信号S₂(Δf,t_m)，其中，Δf为距离频率域的频谱宽度；(4)将运动目标距离脉压域的第一视数信号S₁(Δf,t_m)和第二视数信号S₂(Δf,t_m)分别通过方位向傅立叶变换转换到多普勒频域，并分别乘以第一视数信号的多普勒频域方位向匹配函数s_a1(Δf,f_d1)和第二视数信号的多普勒频域方位向匹配函数s_a2(Δf,f_d2)，得到运动目标多普勒频域的第一视数信号S₁(Δf,f_d1)和第二视数信号S₂(Δf,f_d2)，其中，f_d1和f_d2分别为运动目标多普勒频域的第一视数信号和第二视数信号的多普勒频率；(5)将运动目标多普勒频域的第一视数信号S₁(Δf,f_d1)和第二视数信号S₂(Δf,f_d2)进行干涉处理，得到运动目标干涉结果ΔS为：$\mathrm{\Delta S}=A·\exp (-j\frac{2\mathrm{\pi \Delta f}}{c}({2R}_B-\frac{V_r^2}{V^2}{R}_B))\exp \left(j\frac{2\pi f_d{R}_B{V}_r}{V^2}\frac{\mathrm{\Delta f}}{f_c}\right),$其中，A为运动目标干涉结果ΔS的幅度，exp(·)表示指数运算，j为虚部符号，f_d为运动目标信号多普勒频率，f_c为载波中心频率，c为光速，R_B为运动目标到雷达平台运行轨道的最近距离，V_r和V分别为运动目标径向速度和雷达平台运行速度；(6)利用最小二乘线性拟合方法估计干涉结果ΔS的干涉相位随多普勒频率f_d变化的斜率由该斜率计算运动目标的径向速度估计值为：${\hat{V}}_r=\hat{k}{V}^2{f}_c/2\pi R_B\mathrm{\Delta f}.$