基于参数估计的高分辨率SAR运动目标距离徙动校正方法

王超 王岩飞 刘畅 刘碧丹

王超, 王岩飞, 刘畅, 等. 基于参数估计的高分辨率SAR运动目标距离徙动校正方法[J]. 雷达学报, 2019, 8(1): 64–72. doi: 10.12000/JR18054
引用本文: 王超, 王岩飞, 刘畅, 等. 基于参数估计的高分辨率SAR运动目标距离徙动校正方法[J]. 雷达学报, 2019, 8(1): 64–72. doi: 10.12000/JR18054
WANG Chao, WANG Yanfei, LIU Chang, et al. A new approach to range cell migration correction for ground moving targets in high-resolution SAR system based on parameter estimation[J]. Journal of Radars, 2019, 8(1): 64–72. doi: 10.12000/JR18054
Citation: WANG Chao, WANG Yanfei, LIU Chang, et al. A new approach to range cell migration correction for ground moving targets in high-resolution SAR system based on parameter estimation[J]. Journal of Radars, 2019, 8(1): 64–72. doi: 10.12000/JR18054

基于参数估计的高分辨率SAR运动目标距离徙动校正方法

DOI: 10.12000/JR18054
基金项目: 国家重点研发计划(2017YFB0503001),国家自然科学基金(61471340)
详细信息
    作者简介:

    王 超(1983–),男,山东烟台人,博士生。2009年在中国科学院研究生院获得硕士学位,现在中国科学院电子学研究所攻读博士学位。主要研究方向为SAR信号处理。E-mail: wangchao_thu@163.com

    王岩飞(1963–),男,辽宁沈阳人,研究员,博士生导师。1998年在中国科学院电子学研究所获得博士学位,现担任中国科学院电子学研究所研究员、博士生导师。主要研究方向为微波成像雷达系统及其理论、数字信号处理等。E-mail: yfwang@mail.ie.ac.cn

    刘 畅(1978–),男,山东烟台人,研究员,博士生导师。2006年在中国科学院电子学研究所获得博士学位,现担任中国科学院电子学研究所研究员、博士生导师。主要研究方向为SAR系统及其相关SAR成像处理技术等。E-mail: cliu@mail.ie.ac.cn

    刘碧丹(1980–),女,河南周口人,副研究员。2008年在中国科学院电子学研究所获得博士学位,现担任中国科学院电子学研究所副研究员。主要研究方向为SAR信号处理。E-mail: dixin126@126.com

    通讯作者:

    王超  wangchao_thu@163.com

  • 中图分类号: TN957.51

A New Approach to Range Cell Migration Correction for Ground Moving Targets in High-resolution SAR System Based on Parameter Estimation

Funds: The National Key Research and Development Program of China (2017YFB0503001), The National Natural Science Foundation of China (61471340)
More Information
  • 摘要: 距离徙动校正(RCMC)是机载单天线高分辨率合成孔径雷达(SAR)实现运动目标聚焦成像的关键环节。针对现有方法运算量大、精度低的缺点,该文提出一种结合参数估计分4步完成的RCMC方法。该方法首先通过结合能量均衡法的Hough变换估计距离向速度并校正距离走动,然后以初始方位向调频率校正距离弯曲,再采用Map-drift估计精确的方位向调频率,最后校正残余距离弯曲。与传统方法相比,该方法计算量较小,性能稳定,并能够校正高分辨率下不可忽略的残余距离弯曲。该文给出新方法的数学模型,并通过仿真和实际数据处理验证了该方法的有效性。

     

  • 图  1  运动目标和载机的相对位置关系

    Figure  1.  Relationship of moving target and radar

    图  2  利用目标轨迹估计距离向速度

    Figure  2.  Estimation of range velocity by target trajectory

    图  3  本文算法流程图

    Figure  3.  Processing steps of the proposed method

    图  4  距离压缩后的目标轨迹

    Figure  4.  Target trajectories after range compression

    图  5  距离走动校正效果对比

    Figure  5.  Comparison of range walk correction

    图  6  距离弯曲校正效果对比

    Figure  6.  Comparison of range curvature correction

    图  7  动目标检测结果

    Figure  7.  Detection of moving targets

    图  8  结合能量均衡法的Hough变换结果

    Figure  8.  Results of Hough transform with energy balancing method

    图  9  RCMC效果对比

    Figure  9.  Comparison of RCMC

    图  10  动目标精确成像并定位的合成SAR图像

    Figure  10.  Composite SAR image with stationary scenes and focused moving targets

    表  1  雷达仿真参数

    Table  1.   Parameters of simulation

    参数名称参数值
    距离向点数2048
    方位向点数2048
    中心频率(GHz)15.6
    距离向采样率(MHz)750
    信号带宽(MHz)600
    信号脉宽(μs)1
    飞机地速(m/s)80
    脉冲重复频率(Hz)480
    中心斜距(km)5
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    表  2  目标仿真参数

    Table  2.   Parameters of simulated targets

    目标编号距离向速度
    (m/s)
    方位向速度
    (m/s)
    距离向加速度
    (m/s2)
    目标1–1–10
    目标210100
    目标31010–0.2
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    表  3  距离向速度估计结果

    Table  3.   Estimation results of range velocity

    目标编号Hough变换估计结果(m/s)Hough变换估计相对误差(%)本文算法估计结果(m/s)本文算法估计相对误差(%)
    目标10.13113.00–0.982.00
    目标210.454.5010.030.30
    目标310.040.4010.020.20
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    表  4  方位向调频率估计结果

    Table  4.   Estimation results of azimuth frequency rate

    目标编号真实值(Hz/s)本文算法估计
    结果(Hz/s)
    本文算法估计
    相对误差(%)
    目标1137.88138.030.11
    目标2101.92102.110.19
    目标380.0980.220.16
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    表  5  算法运算时间

    Table  5.   Execution time of traditional method and proposed method

    算法类别算法步骤执行时间(s)
    常规算法Keystone变换36.43
    距离弯曲粗校正0.18
    总时间36.61
    本文算法Hough变换0.53
    多普勒中心估计0.11
    距离走动校正0.26
    距离弯曲粗校正0.18
    Map-drift0.75
    距离弯曲精校正0.18
    总时间2.01
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    表  6  实测数据参数

    Table  6.   Parameters of real data

    参数名称参数值
    距离向点数800
    方位向点数32768
    中心频率(GHz)15.6
    距离向采样率(MHz)1000
    信号带宽(MHz)700
    信号脉宽(μs)60
    飞机地速(m/s)66
    脉冲重复频率(Hz)1200
    中心斜距(km)15
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-09
  • 修回日期:  2018-11-19
  • 网络出版日期:  2019-02-28

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