一種多通道sar運動目標數據模擬方法

0實際飛行試驗數據多通道耦合孔（sar）運動目標檢測以比較單一的方式有許多優點，是研究的重點領域。要對多通道SAR運動目標檢測方法和系統設備進行驗證、評估和分析需要多通道SAR原始數據。要得到這些數據有兩種方法:一種是利用實際飛行試驗數據,這種方法數據真實,但是成本較高,動目標參數不能靈活調整;另一種是根據數學模型通過計算機仿真產生模擬數據,這種方法節約成本,動目標參數可靈活調整,但是運算量大,并且很難模擬出高真實性的雜波背景合成后的多通道SAR原始數據可用來開發、驗證或者評估一些多通道SAR/GMTI技術,例如偏置相位中心天線(DPCA)1雷達發射方向d假設雷達平臺以高度H和速度V沿直線飛行,天線沿飛行軌跡方向放置,一個天線用于收發,其他天線只用來接收,相鄰天線之間的距離為d。定義y軸為雷達視線在水平面上的投影,x軸為方位向,與雷達平臺的飛行方向重合,如圖1所示。假設t=0時雷達發射機位于x=0處。第m個接收機的瞬時坐標為假設t=0時刻(xt時刻第m個接收機與點目標P之間的距離R假設雷達發射載頻為f則第m個通道的回波信號為經混頻和距離壓縮后為式中:A根據駐定相位定理式中:T對雜波而言(a2波束指向、波束寬度、功率多通道SAR的系統參數(包括飛行速度、PRF、相位中心間距、飛行高度、波束指向、波束寬度、功率等)可根據需要選擇。該多通道SAR原始數據模擬方法主要由多通道SAR雜波背景數據的生成、多通道SAR動目標數據的生成、數據合成、誤差引入等步驟完成,如圖2所示。(1)雜波背景數據根據所要求的多通道SAR參數,采用重疊的窗函數對真實。單通道SAR數據加窗形成多個子孔徑,如圖3所示,子孔徑數據的多普勒頻域信號模型為令d=2vT,則該模型與式(11)多通道SAR雜波多普勒頻域信號模型一致,其中v和T分別為飛行速度和脈沖重復周期。所以單通道SAR數據經加窗獲得的多個子孔徑SAR數據可以作為多通道SAR的雜波背景數據。由于采用了真實的單通道SAR數據,多通道SAR雜波背景數據可真實的反映雜波的分布情況,具有高可靠度。在選擇系統參數時,飛行速度、PRF、相位中心間距作為一組參數綜合考慮,飛行高度、波束指向、波束寬度作為一組參數綜合考慮。單通道SAR系統參數與所需多通道SAR系統參數不一致時,加窗前進行插值處理。(2)多通道sar動目標數據模擬單通道SAR數據經加窗獲得的多通道SAR數據只能作為雜波背景,其中不含運動目標,多通道SAR運動目標數據根據前面所講的數學模型和所需的系統參數,完全由計算機仿真得到。(3)雜波背景數據將由步驟1、2獲得的兩部分數據疊加在一起就可以獲得含有動目標和真實雜波背景的多通道SAR原始數據。動目標的位置、速度可以根據需要進行調整,多通道SAR系統的功率和動目標的反射系數也可根據需要經參數k(4)系統誤差評估經過前面三步獲得的數據是完全滿足DPCA條件的、不含誤差的理想的數據。實際中誤差不可避免,多通道SAR/GMTI系統性能受誤差的影響很大。為了分析誤差的影響、開發魯棒性好的多通道SAR/GMTI方法并評估他們的性能,還應根據誤差模型,在這些數據中注入誤差,誤差包括加性誤差和乘性誤差。MIT林肯實驗室的R.W.Miller分析了相位中心偏移誤差、天線形變誤差、接收機通道失配、T/R組件幅度和相位誤差、模數(A/D)轉換及雜波內部運動等誤差因素在多通道數據間的去相關,給出了存在這些誤差因素時通道數據的相關性數學模型3sar雜波仿真為了驗證該方法的正確性和有效可行,采用電子所某單天線SAR數據模擬了兩通道SAR原始數據,并利用DPCA原理和通道誤差補償技術圖4為所選用單天線SAR數據成像結果。圖5為仿真的含有動目標和真實雜波的兩通道SAR數據成像結果,除了加入動目標外,同時還加入了8個固定點目標。圖6為通道間沒有加入誤差時的DPCA結果,此時雜波完全對消,與理想DPCA的結果一致。圖7為通道間加入誤差后的DPCA結果,由圖可見,雜波剩余很大,尤其是一些類似點目標的強反射目標。圖8為采用Ender提出的方法進行通道均衡后DPCA結果,由圖可見雜波抑制效果明顯改善。4基于dpca的動目標檢測方法在模擬多通道sar數據的應用本文通過分析多通道SAR目標回波模型,將真實單通道SAR回波數據加窗后和模擬動目標數據相結合形成多通道SAR原始數據,利用DPCA原理和通道補償技術進行了動目標檢測試驗,驗證了該方法的有效性。由于采用真實的單通道SAR數據,模擬多通道SAR數據含有真實的雜波