基于SPIR的星载Ka SAR GMTI技术研究

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星载合成孔径雷达(SAR)地面运动目标检测(GMTI)不受国界限制,在军民领域发挥着重要作用:在战场环境中可以实现情报搜集、感知战争态势等功能;在民用中可实现对城市交通的监控。毫米波星载SAR系统具有波束窄、最小可检测速度低的优势,应用前景广阔。但是使用毫米波的主要缺点是测速盲区较多、测绘幅宽受限。基于波束扫描干涉方法(SPIR),本文提出一种新的星载Ka SAR GMTI方法。SPIR方法中的天线孔径是沿方位向稀疏排列的,相当于在方位向布置多基线,因此可减小测速盲区;同时天线孔径的稀疏分布也可以实现空时自适应处理的降维操作,能够降低SAR GMTI数据处理的计算量和复杂度,提高运动目标检测效率。论文的主要工作和研究内容如下:  1、采用SPIR方法实现星载稀疏孔径雷达GMTI。首先介绍了SPIR方法的基本原理,分析并设计了SPIR方法所需要的点扩散函数(PSF);其次给出了基于SPIR方法检测运动目标的操作流程并给出仿真结果;最后对实验结果进行分析并讨论了影响SPIR方法性能的因素。  2、针对星载Ka SAR GMTI,研究了杂波抑制技术和运动目标参数估计技术。首先详细推导了运动目标的雷达回波信号模型,讨论分析了目标运动特性对回波信号的影响;其次针对存在运动目标的观测场景,深入研究了相应的杂波抑制算法:包括ATI、DPCA和STAP,并分析了不同算法的优缺点和适用性;最后通过仿真验证了杂波抑制算法在星载Ka SAR系统中的有效性,并对实验结果进行了深入分析。  3、基于波束扫描干涉方法(SPIR),提出一种新的星载Ka SAR GMTI方法。首先简要介绍了稀疏阵列天线,分析了雷达系统出现测速盲区的问题,依据SPIR方法对最小冗余线列阵进行了详细推导,通过最优最简冗余阵列构建更优的PSF矩阵来提高系统性能;其次推导了降维STAP算法的数学模型,重点针对1DT、3DT降维算法进行了分析和研究;最后以单发多收模式下的星载相控阵雷达天线系统为例,设计仿真实验,分析了最优最简天线阵列对天线方向图的影响,验证了算法的有效性,突出算法在减少测速盲区、提高最小可检测速度灵敏度等方面的优势。
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