CN108776342A - 一种高速平台sar慢速动目标检测与速度估计方法 - Google Patents
一种高速平台sar慢速动目标检测与速度估计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108776342A CN108776342A CN201810767255.9A CN201810767255A CN108776342A CN 108776342 A CN108776342 A CN 108776342A CN 201810767255 A CN201810767255 A CN 201810767255A CN 108776342 A CN108776342 A CN 108776342A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- imaging
- moving target
- radar
- azimuth
- denoted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 388
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 83
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 30
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 29
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 25
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 15
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 5
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 claims description 3
- 238000010187 selection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011410 subtraction method Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 238000012938 design process Methods 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 238000011160 research Methods 0.000 description 9
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
- G01S13/9029—SAR image post-processing techniques specially adapted for moving target detection within a single SAR image or within multiple SAR images taken at the same time
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/9004—SAR image acquisition techniques
- G01S13/9017—SAR image acquisition techniques with time domain processing of the SAR signals in azimuth
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/904—SAR modes
- G01S13/9058—Bistatic or multistatic SAR
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高速平台SAR慢速动目标检测与速度估计的方法，它是首先采用双向SAR成像模式同时得到前后视两幅SAR图像，然后通过由前后波束时间延迟和成像失配造成的动目标在前后视两幅SAR图像的方位偏移来检测慢速运动目标，并通过动目标的方位像素偏移量粗略估计动目标方位向速度，最后采用迭代重聚焦的方法进一步提高方位速度估计的精度。本发明不仅可以实现高速平台SAR对慢速动目标的检测和速度估计，还可以对动目标进行重聚焦，为后续的动目标识别提供良好的数据基础。与传统的单通道动目标检测方法，本发明可以检测出频谱淹没在杂波谱中的慢速运动目标。提高慢速动目标的检测概率。
Description
技术领域
本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种高速平台合成孔径雷达运动目标指示(Synthetic Aperture Radar-Ground Moving Target Indication，SAR-GMTI)的方法。
背景技术
合成孔径雷达地面运动目标指示(SAR-GMTI)技术可以检测地面动目标并对其进行参数估计和定位。高速平台SAR由于平台运动速度高，使得其具有不易被干扰和快速到达感兴趣区域的优势，是近年来的研究热点。然而目前对高速平台SAR成像的方法研究得不少，详见文献“Wang Y,Cao Y,Peng Z,et al.Clutter suppression and moving targetimaging approach for multichannel hypersonic vehicle borne radar.DigitalSignal Processing,2017,68:81-92.”，但是对高速平台SAR-GMTI方法的研究并不多，因此亟需对高速平台下的SAR-GMTI方法展开研究。
传统的单通道SAR-GMTI主要采用滤波的方法检测动目标，但是它只能检测到频谱全部或者部分落在杂波谱之外的运动目标，对频谱完全淹没在杂波谱之内的慢动目标的检测，传统的单通道方法一般难以检测，详见文献“田斌,朱岱寅,吴迪,等.一种基于多级维纳滤波的多通道SAR动目标检测算法.电子与信息学报,2011,33(10):2420-2426.”。
双通道SAR-GMTI方法主要有偏置相位中心天线(Displacement Phase CenterAntenna，DPCA)技术和沿航迹向干涉处理(Along-Track Interferometry，ATI)技术。基于DPCA的动目标检测方法主要是通过增加空域信息，利用天线相位中心补偿原理，使系统在不同时域、不同空域获得相同杂波信息，从而补偿掉因平台运动而造成的杂波谱展宽，保留动目标信息，实现动目标检测，详见文献“穆慧琳，多通道SAR动目标检测方法研究，哈尔滨工业大学硕士论文，2016”。然而DPCA技术需要满足一定的条件，高速平台下这些条件很难被满足，因此会影响杂波对消的性能，使得慢速动目标难以被检测。不仅如此，在速度估计方面，双通道DPCA方法多采用估计动目标多普勒调频斜率和多普勒中心频率的方法估计动目标的运动参数，详见文献“Li Y,Wang T,Liu B,et al.Ground Moving Target Imagingand Motion Parameter Estimation With Airborne Dual-Channel CSSAR.IEEETransactions on Geoscience&Remote Sensing,2017,PP(99):1-12.”，然而光靠多普勒调频斜率和多普勒中心频率并不能完成对动目标的测速与定位，想要完成测速和定位的任务需要三个通道的回波数据，详见“孙华东，多通道SAR地面运动目标检测与参数估计研究，哈尔滨工业大学博士论文，2009”，将大大增加系统开销。
ATI测量装置和DPCA装置有着几乎相同的系统结构，只是后端信息处理流程不同，详见文献“高贵等，干涉合成孔径雷达运动目标检测与速度估计，科学出版社，2017”。ATI虽然不像DPCA一样需要满足严苛的DPCA条件，但是需要基线一直保持沿航迹向，否则将引入高程相位，急剧降低动目标的检测性能，详见文献“杨垒，多通道SAR-GMTI方法研究，西安电子科技大学博士论文，2009”。然而高速平台SAR难以保证基线一直沿航迹向，因此将ATI应用到高速平台SAR动目标检测也会带来一定的困难。并且ATI一般只能估计动目标的径向速度，无法估计动目标的方位速度。
除了上述原因之外，高速平台的尺寸限制也会成为影响DPCA和ATI慢速动目标检测和速度估计的一个因素，详见“Wang Y,Cao Y,Peng Z,et al.Clutter suppression andGMTI for hypersonic vehicle borne SAR system with MIMO antenna.Iet SignalProcessing,2017,11(8):909-915”。因此，高速平台慢速动目标检测和速度估计目前是一个难点，亟需展开对高速平台慢速动目标检测方法的研究。
发明内容
本发明提出了一种高速平台SAR慢速动目标检测与速度估计的方法，该方法采用双向SAR成像模式(Bi-Directional SAR imaging mode，BiDi)，同时得到前后视两幅SAR图像。通过由前后波束时间延迟和成像失配造成的动目标在前后视两幅SAR图像的方位偏移来检测慢速运动目标，并通过动目标的方位像素偏移量粗略估计动目标方位向速度，然后采用迭代重聚焦的方法进一步提高方位速度估计的精度。通过该方法，不仅可以实现高速平台SAR对慢速动目标的检测和速度估计，还可以对动目标进行重聚焦，为后续的动目标识别提供良好的数据基础。
为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义：
定义1、双向合成孔径雷达(Bi-Directional SAR，BiDi SAR)成像模式
BiDi SAR成像模式是指单天线从方位向同时发射两个指向不同方向的波束，并且同时接收两个波束的回波数据，分别得到前视和后视两幅SAR图像，详见文献“MittermayerJ,Wollstadt S,Prats-Iraola P,et al.Bidirectional SAR Imaging Mode.IEEETransactions on Geoscience&Remote Sensing,2013,51(1):601-614.”。
定义2、BiDi SAR沿航迹时间间隔
BiDi SAR沿航迹时间间隔是指前波束和后波束照射到同一观测区域所需的时间间隔，详见文献“Mittermayer,Josef,and S.Wollstadt."Simultaneous Bi-directionalSAR Acquisition with TerraSAR-X."Synthetic Aperture Radar(EUSAR),2010 8thEuropean Conference on VDE,2010:1-4.”。
定义3、标准的傅里叶变换方法和傅里叶反变换方法
傅里叶变换是一种经典的分析信号的方法，能将满足一定条件的某个信号表示成三角函数(正弦和/或余弦函数)或者它们积分的线性组合。傅里叶反变换是傅里叶变换的逆过程，详见文献“数字信号处理理论、算法与实现”，胡广书编著，清华大学出版社。
定义4、标准合成孔径雷达后向投影成像算法
标准合成孔径雷达后向投影成像算法是基于匹配滤波原理的合成孔径雷达成像算法，其主要通过SAR场景分辨单元斜距计算、距离单元搜索、原始回波多普勒相位补偿、回波数据相干累加等实现合成孔径雷达原始回波数据的聚焦成像。详细内容可参考：“双基地SAR与线阵SAR原理及成像技术研究”，师君，电子科技大学博士论文。
定义5、标准合成孔径雷达距离压缩方法
标准合成孔径雷达距离压缩方法是指利用合成孔径雷达系统的发射信号参数，生成距离压缩参考信号，并采用匹配滤波技术对合成孔径雷达的距离向信号进行滤波的过程。详见文献“雷达成像技术”，保铮等编著，电子工业出版社出版。
定义6、频率分辨率
频率分辨率是指所用的算法能将信号中两个靠得很近的谱峰保持分开的能力。详见文献“数字信号处理理论、算法与实现”，胡广书编著，清华大学出版社出版。
定义7、合成孔径雷达慢时刻和快时刻
合成孔径雷达慢时间是指雷达平台飞过一个合成孔径所需要的时间。雷达系统以一定的重复周期发射接收脉冲，因此慢时间可以表示为一个以重复周期为步长的离散化时间变量，其中每一个离散时间变量值为一个慢时刻。
合成孔径雷达快时间是指雷达发射接收脉冲的一个周期的时间。由于雷达接收回波是以采样率进行采样，则快时刻可以表示为一个离散化的时间变量，每一个离散变量值为一个快时刻。详见文献“合成孔径雷达成像原理”，皮亦鸣等编著，电子科技大学出版社出版。
定义8、合成孔径雷达慢时刻频率
合成孔径雷达慢时刻频率是指雷达慢时间傅里叶变换到频域所对应的离散化频率变量，其中每一个离散频率变量值为一个慢时刻频率。详见文献“合成孔径雷达成像原理”，皮亦鸣等编著，电子科技大学出版社出版。
定义9、合成孔径雷达成像场景参考点
合成孔径雷达成像场景参考点是指合成孔径雷达投影成像空间中的某个散射点，作为合成孔径雷达数据处理和场景中其它分辨单元的参照。一般的，选择成像场景的中间点作为合成孔径雷达成像场景参考点。
定义10、合成孔径雷达投影成像空间
合成孔径雷达投影成像空间是指在合成孔径雷达数据成像时选取的成像空间，合成孔径雷达成像需要将回波数据投影到该成像空间进行聚焦处理。一般的，合成孔径雷达成像投影成像空间选择为斜距平面坐标系或者水平地面坐标系。
定义11、高速平台SAR雷达系统参考斜距
高速平台SAR雷达系统参考斜距是指SAR雷达系统中天线在合成孔径长度中间位置到成像空间参考点的距离，在本发明中SAR雷达系统参考斜距记为R0。
定义12、标准合成孔径雷达原始回波仿真方法
标准合成孔径雷达原始回波仿真方法是指给定雷达系统参数、平台轨迹参数以及观测场景参数等所需的参数条件下，基于合成孔径雷达成像原理仿真得到具有SAR回波信号特性的原始回波信号的方法，详细内容可参考文献：“干涉SAR回波信号与系统仿真研究”，张剑琦，哈尔滨工业大学硕士论文。
定义13、选大值法恒虚警检测方法
雷达信号恒虚警率检测就是要求虚警概率保持恒定，采用奈曼-皮尔逊准则，可在保持恒定的虚警概率的条件下，使正确检测的概率达到最大值。选大值法恒虚警检测方法是在众多瑞利包络杂波环境的恒虚警处理方法中，减小杂波边缘的影响而提出的，详见文献“多通道SAR地面运动目标检测与参数估计研究”，孙华东，哈尔滨工业大学博士论文。
定义14、向量的2范数
向量的2范数|| ||2表示向量的每个元素的平方和再开平方根，详见文献“矩阵理论”，黄廷祝等编著，高等教育出版社。
本发明提供的一种高速平台SAR慢速动目标检测与速度估计的方法，它包括以下几个步骤：
步骤1：初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR的系统参数：
初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR的系统参数，包括：雷达载波波长，记为λ，雷达天线发射信号带宽，记为B，雷达发射脉冲时宽，记为Tr，雷达采样频率，记为Fs，雷达入射角，记为φ，雷达脉冲重复频率，记为PRF，雷达系统距离向采样点数，记为Nr，雷达系统方位向采样点数，记为Na，雷达系统方位向频率分辨率，记为Δfa＝PRF/Na，雷达系统天线初始位置，记为P(0)，雷达天线发射前视波束的方位斜视角，记为θ1，雷达天线发射后视波束的方位斜视角，记为θ2，雷达平台运动速度矢量，记为Vp＝[Vpx,0,0]，其中，Vpx表示雷达平台方位向的运动速度，雷达系统方位向的采样时间，记为j为自然数，j＝0,1,2,…,(Na-1)；上述参数中，雷达载波波长λ、雷达天线发射信号带宽B、雷达发射脉冲时宽Tr、雷达采样频率Fs、雷达入射角φ，雷达脉冲重频率PRF，雷达天线发射前视波束的方位斜视角θ1，雷达天线发射后视波束的方位斜视角θ2，在雷达系统设计过程中已经确定；雷达平台运动速度矢量Vp，雷达系统距离向采样点数Nr、雷达系统方位向采样点数Na、雷达系统方位向的采样时间tm，雷达系统方位向频率分辨率Δfa，雷达系统天线初始位置P(0)、雷达平台运动速度矢量Vp，在雷达成像观测方案设计中已经确定。
步骤2、初始化动目标的参数
初始化动目标的参数包括：动目标的速度矢量，记为Vm＝[vx,vy,0]，动目标的初始位置，记为Pm(0)，其中，vx表示动目标方位向的速度，vy表示动目标距离向的速度。
步骤3、获取双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统的原始回波数据：
双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据，记为E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，其中t和k为自然数，t表示距离向第t个快时刻，k表示方位向第k个慢时刻，Nr为步骤1初始化得到的雷达系统距离向采样点数，Na为步骤1初始化得到的雷达系统方位向采样点数；在高速平台BiDi SAR实际成像中，双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，由双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统数据接收机提供。
步骤4、对双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据进行距离压缩：
采用传统标准合成孔径雷达距离压缩方法对步骤3中得到的双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，进行距离压缩，得到双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻距离压缩后的回波数据，记为S(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na。
步骤5、对双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据进行方位向傅里叶变换：
采用传统标准的傅里叶变换方法在方位向对步骤4中得到的双向合成孔径成像雷达BiDiSAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻距离压缩后的回波数据S(t,k)作傅里叶变换，得到雷达系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据，记为SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，f为自然数，表示方位向第f个慢时刻频率。
步骤6、分离双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据：
采用公式计算双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)的方位向频率，记为Fa；f为步骤5中得到的自然数，表示方位向第f个慢时刻频率，Δfa为步骤1初始化得到的雷达系统方位向频率分辨率，Na为步骤1初始化得到的雷达系统方位向采样点数，SFFT(t,f)为步骤5得到的雷达系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据；
将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，以距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率点的回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，的方位向频率Fa＝0为中心，分成Fa＞0和Fa＜0两部分；
将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，中方位向频率Fa＜0部分的回波置零，得到前视距离时域-方位频域回波数据，记为SFFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na；
将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，中方位向频率Fa＞0部分的回波置零，得到后视距离时域-方位频域回波数据，记为SBFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na；
采用标准的傅里叶反变换方法对前视距离时域-方位频域回波数据SFFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，在方位向作傅里叶反变换，得到雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据，记为SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na；
采用标准的傅里叶反变换方法对后视距离时域-方位频域回波数据SBFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，在方位向作傅里叶反变换，得到高速平台BiDi SAR雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据，记为SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na。
步骤7、初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR投影成像空间的参数：
初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR投影成像空间为地平面坐标系，该坐标系水平横轴记为X轴，该坐标系水平纵轴记为Y轴，雷达投影成像空间的中心坐标位于[2040,110000]，雷达投影成像空间的X轴向分辨单元数，记为Nx，雷达投影成像空间的Y轴向分辨单元数，记为Ny，雷达投影成像空间的X轴向成像范围，记为Wx，雷达投影成像空间的Y轴向成像范围，记为Wy，雷达投影成像空间的X轴向单元分辨率，记为ρx，雷达投影成像空间的Y轴向单元分辨率，记为ρy，雷达系统到投影成像空间的参考斜距，记为R0；将雷达投影成像空间进行均匀划分，得到投影成像空间的二维分辨单元，记为PT(a,r)＝[x(a,r),y(a,r)]，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，其中a和r均为自然数，a表示投影成像空间中X轴向的第a个分辨单元，r表示投影成像空间中Y轴向的第r个分辨单元，x(a,r)和y(a,r)分别表示投影成像空间二维分辨单元的X轴向位置、Y轴向位置。
步骤8、采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对分辨单元进行投影成像处理
令步骤7得到的双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统投影成像空间所有分辨单元PT(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，高度向的坐标为0，采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，进行成像处理，得到雷达系统天线前视成像结果，记为If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，其中SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据。
令步骤7得到的双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统投影成像空间所有分辨单元PT(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，高度向的坐标为0，采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，进行成像处理，得到雷达系统天线后视成像结果，记为Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，其中SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据。
步骤9、采用幅度相减的方法抑制静止杂波
将步骤8得到的雷达系统天线前视成像结果If(a,r)与雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，采用公式Iresult(a,r)＝|If(a,r)|-|Ib(a,r)|，计算得到静止杂波抑制后的信号，记为Iresult(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，其中|·|表示绝对值运算符号。
步骤10、检测动目标并确定动目标的位置范围
采用定义13传统标准的选大值法恒虚警检测方法对步骤9得到的静止杂波抑制后的信号Iresult(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，进行恒虚警检测，分别检测到：
(1)检测到雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中的动目标，记为a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny；
(2)检测到雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中的动目标，记为a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny；
(3)检测到动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中的位置范围，记为 其中，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中方位向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中距离向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中方位向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中距离向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中方位向的位置长度，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny；
(4)检测到动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)中的位置范围，记为 其中，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中方位向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中距离向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)中方位向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中距离向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)中方位向的位置长度，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中距离向的位置长度，其中a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny；
步骤11、获取低精度的动目标方位向的速度
将步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中方位向中心点的坐标作为动目标在雷达系统天线前视成像结果中的位置坐标，记为a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny；将步骤10中得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中方位向中心点的坐标作为动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中的位置坐标，记为a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny；
采用公式计算得到动目标初始方位向的速度，表示动目标初始方位向的速度，Δt＝(R0tanθ1-R0tanθ2)/Vpx表示双向合成孔径成像雷达BiDi SAR沿航迹时间间隔，Vpx为步骤1中初始化的雷达平台方位向的运动速度，R0为步骤7中的雷达系统到投影成像空间的参考斜距，θ1和θ2分别为步骤1中初始化的雷达天线发射前视波束的方位斜视角和雷达天线发射后视波束的方位斜视角。
步骤12、初始化动目标迭代成像所需的参数
初始化动目标迭代成像所需的参数，包括：算法迭代的最大次数，记为MI，算法迭代阈值，记为ε；第i次迭代过程中估算出的动目标剩余方位向的速度，记为第i次迭代估计出的动目标的方位速度，记为第i次迭代过程中i＝1,…,MI，其中i为自然数，表示成像算法的第i次迭代，为动目标的初始方位向的速度。
步骤13、初始化动目标迭代成像投影空间的参数：
将动目标迭代成像投影空间，记为Ω；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向成像范围，记为W′x；动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向成像范围，记为W′y；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向中心坐标，记为W′xc；动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向中心坐标，记为W′yc；其中，动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向成像范围动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向成像范围W′y＝W′x；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向中心坐标动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向中心坐标其中，为步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中方位向的位置长度，为步骤10得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中方位向的位置长度，为步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中方位向中心点的坐标，为步骤10得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中方位向中心点的坐标
动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向单元分辨率，设为ρlx；动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向单元分辨率，设为ρly；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向分辨单元数，记为N′x；动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向分辨单元数，记为N′y；动目标迭代成像投影空间Ω的参考斜距，记为R0；
将动目标迭代成像投影空间Ω进行均匀划分，得到动目标迭代成像投影空间Ω的二维分辨单元，记为PΩ(m,n)＝[x(m,n),y(m,n)]，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，其中m和n均为自然数，m表示动目标迭代成像投影空间Ω中X轴向的第m个分辨单元，n表示动目标迭代成像投影空间Ω中Y轴向的第n个分辨单元，x(m,n)和y(m,n)分别表示动目标迭代成像投影成像空间Ω二维分辨单元的X轴向位置、Y轴向位置。
步骤14、对动目标进行投影成像处理
将动目标第i次迭代成像时的速度记为i＝1,…,MI，表示成像算法的第i次迭代，MI为算法的最大迭代次数；令步骤13得到的动目标迭代成像投影空间Ω的所有分辨单元PΩ(m,n)高度向的坐标为0，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，采用公式计算雷达平台在方位向时间tm时刻到动目标迭代成像投影空间Ω的所有分辨单元PΩ(m,n)的斜距，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，记为R(PΩ,tm)。其中，tm为步骤1初始化的方位向的时间，P(0)为步骤1提到的雷达系统天线初始位置，Vp为步骤1提到的平台运动速度矢量，Vm为步骤1提到的运动目标速度矢量，|| ||2表示向量的2范数运算。
构造补偿函数其中λ为步骤1提到的雷达载波波长，表示虚数单位，e＝2.71828183为常数。
将雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na和补偿函数采用标准的后向投影成像算法进行迭代成像处理，得到前视回波数据的迭代投影成像结果，记为m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y；i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，SF(t,k)为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na；
将雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na和补偿函数采用标准的后向投影成像算法进行迭代成像处理，得到后视回波数据的迭代投影成像结果，记为m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y；i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，SB(t,k)为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na。
步骤15、迭代计算动目标方位向的速度
将动目标的峰值作为动目标成像的位置，则动目标在前视回波数据的迭代投影成像结果m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，中的位置记为i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，动目标后视回波数据的迭代投影成像结果m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，中的位置记为i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代；
采用公式计算得到动目标的剩余方位向的速度，i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代；其中，MI为步骤12中初始化得到算法迭代的最大次数，Δt为步骤11中的高速平台BiDi SAR沿航迹时间间隔，表示剩余方位向速度。
采用公式将第i次迭代过程中计算出的动目标的剩余方位速度补偿到第i-1次迭代估计出的动目标的方位向速度得到第i次迭代过程中计算出的动目标的方位速度，记为其中，i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI为步骤12中初始化得到算法迭代的最大次数，动目标方位速度的迭初始值为步骤11中计算出的动目标的方位速度
步骤16、判定算法迭代的条件及获得最终的方位速度估计结果
如果且i≤MI,将成像算法迭代次数i加1得到i←i+1；再重复步骤13、步骤14、步骤15；
如果或i≥MI，终止迭代步骤，得到的即为动目标方位向的最终估计速度；其中i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI为步骤12中初始化得到算法迭代的最大次数，ε为步骤12中初始化得到的算法迭代阈值，为算法第i次迭代过程中估计出的动目标的方位速度，为算法第i-1次迭代过程中估计出的动目标的方位速度。
本发明的创新点
提出了一种高速平台SAR在BiDi模式下的慢速动目标检测与速度估计方法。该方法利用前后波束时间延迟和成像失配造成的动目标在前后视两幅SAR图像的方位偏移来检测慢速运动目标，并通过动目标在前后视两幅SAR图像的方位位置偏移量粗略估计动目标方位向的速度，并采用动目标迭代成像的方法进一步提高方位速度估计的精度。在单通道的条件下完成了对慢速动目标的检测与方位速度估计。
本发明的优点
首先相较于传统的单通道动目标检测方法，所提方法可以检测出频谱淹没在杂波谱中的慢速运动目标。其次由于采用了动目标迭代成像的方法，静止目标如果采用动目标的匹配函数成像，将会出现成像失配现象，进而造成静止目标聚焦能量的下降，相反动目标由于成像匹配，其聚焦的能量则会增强，根据这一特点，可以在一定程度上剔除虚警目标，提高慢速动目标的检测概率，使得所提方法在单通道的条件下可以完成对慢速动目标的检测与速度估计，相较于多通道的方法节省了系统开销，该方法可以有效地检测慢速动目标并估计其运动参数。
附图说明
图1为发明所提供方法的流程示意框图
图2为系统仿真参数值
具体实施方式
本发明主要采用仿真实验的方法进行验证，所有步骤、结论都在MATLABR2017b软件上验证正确。具体实施步骤如下：
步骤1：初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR的系统参数：
初始化高速平台BiDi SAR成像雷达的系统参数，包括：雷达载波波长λ＝0.03m，雷达天线发射信号带宽B＝1.5×108Hz，雷达发射脉冲时宽Tr＝1×10-6s，雷达采样频率Fs＝2.1×108Hz，雷达入射角φ＝79.7°，雷达脉冲重复频率PRF＝8000Hz，雷达系统距离向采样点数Nr＝2048，雷达系统方位向采样点数Na＝16384，雷达系统方位向频率分辨率，记为Δfa＝8000/16384，雷达系统天线初始位置P(0)＝[0，0，20000]m，雷达天线发射前视波束的方位斜视角θ1＝1°，雷达天线发射后视波束的方位斜视角θ2＝-1°，雷达平台运动速度矢量Vp＝[2040,0,0]m/s，其中，Vpx＝2040m/s表示雷达平台方位向的运动速度，雷达系统方位向的采样时间tm＝-1.024，-1.0239，-1.0238，…1.0238,1.0239。
步骤2、初始化动目标的参数
初始化动目标的参数包括：动目标的速度矢量，记为Vm＝[-9.22,0,0]，动目标的初始位置Pm(0)＝[2342,109859,0]m。
步骤3、获取双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统的原始回波数据：
高速平台BiDi SAR雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据，记为E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，其中t和k为自然数，t表示距离向第t个快时刻，k表示方位向第k个慢时刻，Nr为步骤1初始化得到的雷达系统距离向采样点数Nr＝2048，Na为步骤1初始化得到的雷达系统方位向采样点数Na＝16384；在高速平台BiDiSAR实际成像中，高速平台BiDi SAR雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，由高速平台BiDiSAR雷达系统数据接收机提供。
步骤4、对双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据进行距离压缩：
采用标准合成孔径雷达距离压缩方法对步骤3中得到的高速平台BiDi SAR雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，进行距离压缩，得到高速平台BiDi SAR雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻距离压缩后的回波数据S(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384。
步骤5、对双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据进行方位向傅里叶变换：
采用标准的傅里叶变换方法在方位向对步骤4中得到的高速平台BiDi SAR雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻距离压缩后的回波数据S(t,k)t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，作傅里叶变换，得到雷达系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，f为自然数，表示方位向第f个慢时刻频率。
步骤6、分离双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据：
采用公式计算雷达系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)的方位向频率Fa；f为步骤5中得到的自然数，f＝1,2,…,Na，Na＝16384，表示方位向第f个慢时刻频率，Δfa为步骤1初始化得到的雷达系统方位向频率分辨率，Δfa＝800016384，Na为步骤1初始化得到的雷达系统方位向采样点数Na＝16384，SFFT(t,f)t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，为步骤5得到的雷达系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据；
将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，以距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率点的回波数据SFFT(t,f)t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，的方位向频率Fa＝0为中心，分成Fa＞0和Fa＜0两部分。
将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，中方位向频率Fa＜0部分的回波置零，得到前视距离时域-方位频域回波数据SFFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384；将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，中方位向频率Fa＞0部分的回波置零，得到后视距离时域-方位频域回波数据SBFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384；
采用标准的傅里叶反变换方法对前视距离时域-方位频域回波数据SFFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，在方位向作傅里叶反变换，得到雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384；采用标准的傅里叶反变换方法对后视距离时域-方位频域回波数据SBFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，在方位向作傅里叶反变换，得到高速平台BiDi SAR雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384。
步骤7、初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR投影成像空间的参数：
初始化高速平台BiDi SAR投影成像空间为地平面坐标系，该坐标系水平横轴记为X轴，该坐标系水平纵轴记为Y轴，雷达投影成像空间的中心坐标位于[2040,110000]，雷达投影成像空间的X轴向分辨单元数Nx＝200，雷达投影成像空间的Y轴向分辨单元数Ny＝200，雷达投影成像空间的X轴向成像范围Wx＝200m，雷达投影成像空间的Y轴向成像范围Wy＝200m，雷达投影成像空间的X轴向单元分辨率ρx＝1m，雷达投影成像空间的Y轴向单元分辨率ρy＝1m，雷达系统到投影成像空间的参考斜距R0＝111820m；将雷达投影成像空间进行均匀划分，得到投影成像空间的二维分辨单元PT(a,r)＝[x(a,r),y(a,r)]，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，其中a和r均为自然数，a表示投影成像空间中X轴向的第a个分辨单元，r表示投影成像空间中Y轴向的第r个分辨单元，x(a,r)和y(a,r)分别表示投影成像空间二维分辨单元的X轴向位置、Y轴向位置。
步骤8、采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对分辨单元进行投影成像处理
令步骤7得到的高速平台BiDi SAR雷达系统投影成像空间所有分辨单元PT(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，高度向的坐标为0，采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，进行成像处理，得到雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，其中SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据。
令步骤7得到的高速平台BiDi SAR雷达系统投影成像空间所有分辨单元PT(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，高度向的坐标为0，采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，进行成像处理，得到雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，其中SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据。
步骤9、采用幅度相减的方法抑制静止杂波
将步骤8得到的雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，与雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，，Nx＝200，Ny＝200，采用公式Iresult(a,r)＝|If(a,r)|-|Ib(a,r)|抑制静止杂波，得到静止杂波抑制后的信号Iresult(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，其中|·|表示绝对值运算符号。
步骤10、检测动目标并确定动目标的位置范围
采用定义13传统标准的选大值法恒虚警检测方法对步骤9得到的静止杂波抑制后的信号Iresult(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，进行恒虚警检测，分别检测到：
(1)检测到雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中的动目标
(2)检测到雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中的动目标
(3)检测到动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中的位置范围 其中，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中距离向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中距离向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向的位置长度，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中距离向的位置长度，
(4)检测到动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中的位置范围 其中，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中距离向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中距离向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向的位置长度，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中距离向的位置长度，
步骤11、获取低精度的动目标方位向的速度
将步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向中心点的坐标作为动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中的位置坐标将步骤10中得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向中心点的坐标作为动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中的位置坐标
采用公式计算动目标初始方位向的速度，表示动目标初始方位向的速度，Δt表示高速平台BiDi SAR沿航迹时间间隔，Δt＝2s；Vpx为步骤1中初始化的雷达平台方位向的运动速度，Vpx＝2040m/s；R0为步骤7中的雷达系统到投影成像空间的参考斜距，R0＝111820m；θ1和θ2分别为步骤1中初始化的雷达天线发射前视波束的方位斜视角和雷达天线发射后视波束的方位斜视角，θ1＝1°，θ2＝-1°。
步骤12、初始化动目标迭代成像所需的参数
初始化动目标迭代成像所需的参数，包括：算法迭代的最大次数MI＝10，算法迭代阈值ε＝0.025，第i次迭代过程中估算出的动目标剩余方位向的速度，记为第i次迭代计算出的动目标的方位速度，记为第i次迭代过程中i＝1,…,MI，其中i为自然数，表示成像算法的第i次迭代，为动目标的初始方位向的速度，
步骤13、初始化动目标迭代成像投影空间的参数：
将动目标迭代成像投影空间，记为Ω。动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向成像范围W′x＝75m，动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向成像范围W′y＝75m。动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向中心坐标W′xc＝2047.5，动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向中心坐标W′yc＝109864。其中，动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向成像范围W′x＝75m，动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向成像范围W′y＝75m；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向中心坐标W′xc＝2047.5，动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向中心坐标W′yc＝109864。其中，为步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向的位置长度，为步骤10得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向的位置长度，为步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向中心点的坐标，为步骤10得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，Nx＝200，Ny＝200，中方位向中心点的坐标
动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向单元分辨率ρlx＝0.04m，动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向单元分辨率ρly＝0.04m，动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向分辨单元数N′x＝1875，动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向分辨单元数N′y＝1875。动目标迭代成像投影空间Ω的参考斜距R0＝111820m，将动目标迭代成像投影空间Ω进行均匀划分，得到动目标迭代成像投影空间Ω的二维分辨单元PΩ(m,n)＝[x(m,n),y(m,n)]，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，N′x＝1875，N′y＝1875，其中m和n均为自然数，m表示动目标迭代成像投影空间Ω中X轴向的第m个分辨单元，n表示动目标迭代成像投影空间Ω中Y轴向的第n个分辨单元，x(m,n)和y(m,n)分别表示动目标迭代成像投影成像空间Ω二维分辨单元的X轴向位置、Y轴向位置。
步骤14、对动目标进行投影成像处理
将动目标第i次迭代成像时的速度记为i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI＝10为算法的最大迭代次数；令步骤13得到的动目标迭代成像投影空间Ω的所有分辨单元PΩ(m,n)高度向的坐标为0，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，N′x＝1875，N′y＝1875，采用公式计算雷达平台在方位向时间tm时刻到动目标迭代成像投影空间Ω的所有分辨单元PΩ(m,n)的斜距，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，记为R(PΩ,tm)。其中，tm为步骤1初始化的方位向的时间，P(0)＝[0,0,20000]m为步骤1提到的雷达系统天线初始位置，Vp＝[2040,0,0]m/s为步骤1提到的平台运动速度矢量，Vm＝[-9.22,0,0]m/s为步骤1提到的运动目标速度矢量，|| ||2表示向量的2范数运算。
构造补偿函数其中λ为步骤1提到的雷达载波波长，表示虚数单位，e＝2.71828183为常数。
将雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384，和补偿函数采用标准的后向投影成像算法进行迭代成像处理，得到前视回波数据的迭代投影成像结果，记为m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，N′x＝1875，N′y＝1875；i＝1,…,MI，MI＝10，表示成像算法的第i次迭代，SF(t,k)为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384；
将雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384和补偿函数采用标准的后向投影成像算法进行迭代成像处理，得到后视回波数据的迭代投影成像结果，记为m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，N′x＝1875，N′y＝1875，i＝1,…,MI，MI＝10表示成像算法的第i次迭代，SB(t,k)为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，Nr＝2048，Na＝16384。
步骤15、迭代计算动目标方位向的速度
将动目标的峰值作为动目标成像的位置，则动目标在前视回波数据的迭代投影成像结果m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，中的位置记为i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，动目标后视回波数据的迭代投影成像结果m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，N′x＝1875，N′y＝1875，中的位置记为i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI＝10为算法的最大迭代次数；
采用公式计算动目标的剩余方位向的速度，i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI＝10为算法的最大迭代次数；其中，Δt＝2s为步骤11中的高速平台BiDi SAR沿航迹时间间隔，表示剩余方位向速度。
采用公式将第i次迭代过程中计算出的动目标的剩余方位速度补偿到第i-1次迭代估计出的动目标的方位向速度得到第i次迭代过程中计算出的动目标的方位速度，记为i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI＝10为算法的最大迭代次数，动目标方位速度的迭初始值为步骤11中计算出的动目标的方位速度
步骤16、判定算法迭代的条件及获得最终的方位速度估计结果
如果且i≤MI,将成像算法迭代次数i加1得到i←i+1；再重复步骤13、步骤14、步骤15；如果或i≥MI，终止迭代步骤，得到的即为动目标方位向的最终估计速度，其中i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI为步骤12中初始化得到算法迭代的最大次数，MI＝10，ε为步骤12中初始化得到的算法迭代阈值，ε＝0.025，为算法第i次迭代过程中估计出的动目标的方位速度，为算法第i-1次迭代过程中估计出的动目标的方位速度。
Claims (1)
1.一种高速平台SAR慢速动目标检测与速度估计的方法，其特征是它包括以下几个步骤：
步骤1：初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR的系统参数：
初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR的系统参数，包括：雷达载波波长，记为λ，雷达天线发射信号带宽，记为B，雷达发射脉冲时宽，记为Tr，雷达采样频率，记为Fs，雷达入射角，记为φ，雷达脉冲重复频率，记为PRF，雷达系统距离向采样点数，记为Nr，雷达系统方位向采样点数，记为Na，雷达系统方位向频率分辨率，记为Δfa＝PRF/Na，雷达系统天线初始位置，记为P(0)，雷达天线发射前视波束的方位斜视角，记为θ1，雷达天线发射后视波束的方位斜视角，记为θ2，雷达平台运动速度矢量，记为Vp＝[Vpx,0,0]，其中，Vpx表示雷达平台方位向的运动速度，雷达系统方位向的采样时间，记为j为自然数，j＝0,1,2,…,(Na-1)；上述参数中，雷达载波波长λ、雷达天线发射信号带宽B、雷达发射脉冲时宽Tr、雷达采样频率Fs、雷达入射角φ，雷达脉冲重频率PRF，雷达天线发射前视波束的方位斜视角θ1，雷达天线发射后视波束的方位斜视角θ2，在雷达系统设计过程中已经确定；雷达平台运动速度矢量Vp，雷达系统距离向采样点数Nr、雷达系统方位向采样点数Na、雷达系统方位向的采样时间tm，雷达系统方位向频率分辨率Δfa，雷达系统天线初始位置P(0)、雷达平台运动速度矢量Vp，在雷达成像观测方案设计中已经确定；
步骤2、初始化动目标的参数
初始化动目标的参数包括：动目标的速度矢量，记为Vm＝[vx,vy,0]，动目标的初始位置，记为Pm(0)，其中，vx表示动目标方位向的速度，vy表示动目标距离向的速度；
步骤3、获取双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统的原始回波数据：
双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据，记为E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，其中t和k为自然数，t表示距离向第t个快时刻，k表示方位向第k个慢时刻，Nr为步骤1初始化得到的雷达系统距离向采样点数，Na为步骤1初始化得到的雷达系统方位向采样点数；在高速平台BiDi SAR实际成像中，双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，由双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统数据接收机提供；
步骤4、对双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据进行距离压缩：
采用传统标准合成孔径雷达距离压缩方法对步骤3中得到的双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻的原始回波数据E(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，进行距离压缩，得到双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻距离压缩后的回波数据，记为S(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na；
步骤5、对双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据进行方位向傅里叶变换：
采用传统标准的傅里叶变换方法在方位向对步骤4中得到的双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻距离压缩后的回波数据S(t,k)作傅里叶变换，得到雷达系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据，记为SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，f为自然数，表示方位向第f个慢时刻频率；
步骤6、分离双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统天线的原始回波数据：
采用公式计算双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)的方位向频率，记为Fa；f为步骤5中得到的自然数，表示方位向第f个慢时刻频率，Δfa为步骤1初始化得到的雷达系统方位向频率分辨率，Na为步骤1初始化得到的雷达系统方位向采样点数，SFFT(t,f)为步骤5得到的雷达系统在距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据；
将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率的回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，以距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率点的回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，的方位向频率Fa＝0为中心，分成Fa＞0和Fa＜0两部分；
将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，中方位向频率Fa＜0部分的回波置零，得到前视距离时域-方位频域回波数据，记为SFFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na；
将距离向第t个快时刻方位向第f个慢时刻频率回波数据SFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，中方位向频率Fa＞0部分的回波置零，得到后视距离时域-方位频域回波数据，记为SBFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na；
采用标准的傅里叶反变换方法对前视距离时域-方位频域回波数据SFFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，在方位向作傅里叶反变换，得到雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据，记为SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na；
采用标准的傅里叶反变换方法对后视距离时域-方位频域回波数据SBFFT(t,f)，t＝1,2,…,Nr，f＝1,2,…,Na，在方位向作傅里叶反变换，得到高速平台BiDi SAR雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据，记为SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na；
步骤7、初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR投影成像空间的参数：
初始化双向合成孔径成像雷达BiDi SAR投影成像空间为地平面坐标系，该坐标系水平横轴记为X轴，该坐标系水平纵轴记为Y轴，雷达投影成像空间的中心坐标位于[2040,110000]，雷达投影成像空间的X轴向分辨单元数，记为Nx，雷达投影成像空间的Y轴向分辨单元数，记为Ny，雷达投影成像空间的X轴向成像范围，记为Wx，雷达投影成像空间的Y轴向成像范围，记为Wy，雷达投影成像空间的X轴向单元分辨率，记为ρx，雷达投影成像空间的Y轴向单元分辨率，记为ρy，雷达系统到投影成像空间的参考斜距，记为R0；将雷达投影成像空间进行均匀划分，得到投影成像空间的二维分辨单元，记为PT(a,r)＝[x(a,r),y(a,r)]，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，其中a和r均为自然数，a表示投影成像空间中X轴向的第a个分辨单元，r表示投影成像空间中Y轴向的第r个分辨单元，x(a,r)和y(a,r)分别表示投影成像空间二维分辨单元的X轴向位置、Y轴向位置；
步骤8、采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对分辨单元进行投影成像处理
令步骤7得到的双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统投影成像空间所有分辨单元PT(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，高度向的坐标为0，采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，进行成像处理，得到雷达系统天线前视成像结果，记为If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，其中SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据；
令步骤7得到的双向合成孔径成像雷达BiDi SAR系统投影成像空间所有分辨单元PT(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，高度向的坐标为0，采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法对雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，进行成像处理，得到雷达系统天线后视成像结果，记为Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，其中SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na，为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据；
步骤9、采用幅度相减的方法抑制静止杂波
将步骤8得到的雷达系统天线前视成像结果If(a,r)与雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，采用公式Iresult(a,r)＝|If(a,r)|-|Ib(a,r)|，计算得到静止杂波抑制后的信号，记为Iresult(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，其中|·|表示绝对值运算符号；
步骤10、检测动目标并确定动目标的位置范围
采用传统标准的选大值法恒虚警检测方法对步骤9得到的静止杂波抑制后的信号Iresult(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，进行恒虚警检测，分别检测到：
(1)检测到雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中的动目标，记为
(2)检测到雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中的动目标，记为
(3)检测到动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中的位置范围，记为 其中，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中方位向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中距离向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中方位向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中距离向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中方位向的位置长度，表示动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny；
(4)检测到动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)中的位置范围，记为 其中，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中方位向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中距离向的位置坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)中方位向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中距离向中心点的坐标，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果If(a,r)中方位向的位置长度，表示动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中距离向的位置长度，其中a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny；
步骤11、获取低精度的动目标方位向的速度
将步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)中方位向中心点的坐标作为动目标在雷达系统天线前视成像结果中的位置坐标，记为 将步骤10中得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中方位向中心点的坐标作为动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)中的位置坐标，记为
采用公式计算得到动目标初始方位向的速度，表示动目标初始方位向的速度，Δt＝(R0tanθ1-R0tanθ2)/Vpx表示双向合成孔径成像雷达BiDi SAR沿航迹时间间隔，Vpx为步骤1中初始化的雷达平台方位向的运动速度，R0为步骤7中的雷达系统到投影成像空间的参考斜距，θ1和θ2分别为步骤1中初始化的雷达天线发射前视波束的方位斜视角和雷达天线发射后视波束的方位斜视角；
步骤12、初始化动目标迭代成像所需的参数
初始化动目标迭代成像所需的参数，包括：算法迭代的最大次数，记为MI，算法迭代阈值，记为ε；第i次迭代过程中估算出的动目标剩余方位向的速度，记为第i次迭代估计出的动目标的方位速度，记为第i次迭代过程中i＝1,…,MI，其中i为自然数，表示成像算法的第i次迭代，为动目标的初始方位向的速度；
步骤13、初始化动目标迭代成像投影空间的参数：
将动目标迭代成像投影空间，记为Ω；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向成像范围，记为W′x；动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向成像范围，记为W′y；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向中心坐标，记为W′xc；动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向中心坐标，记为W′yc；其中，动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向成像范围动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向成像范围W′y＝W′x；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向中心坐标动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向中心坐标其中，为步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中方位向的位置长度，为步骤10得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中方位向的位置长度，为步骤10中得到的动目标在雷达系统天线前视成像结果If(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中方位向中心点的坐标，为步骤10得到的动目标在雷达系统天线后视成像结果Ib(a,r)，a＝1,…,Nx，r＝1,…,Ny，中方位向中心点的坐标
动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向单元分辨率，设为ρlx；动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向单元分辨率，设为ρly；动目标迭代成像投影空间Ω的X轴向分辨单元数，记为N′x；动目标迭代成像投影空间Ω的Y轴向分辨单元数，记为N′y；动目标迭代成像投影空间Ω的参考斜距，记为R0；
将动目标迭代成像投影空间Ω进行均匀划分，得到动目标迭代成像投影空间Ω的二维分辨单元，记为PΩ(m,n)＝[x(m,n),y(m,n)]，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，其中m和n均为自然数，m表示动目标迭代成像投影空间Ω中X轴向的第m个分辨单元，n表示动目标迭代成像投影空间Ω中Y轴向的第n个分辨单元，x(m,n)和y(m,n)分别表示动目标迭代成像投影成像空间Ω二维分辨单元的X轴向位置、Y轴向位置；
步骤14、对动目标进行投影成像处理
将动目标第i次迭代成像时的速度记为表示成像算法的第i次迭代，MI为算法的最大迭代次数；令步骤13得到的动目标迭代成像投影空间Ω的所有分辨单元PΩ(m,n)高度向的坐标为0，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，采用公式计算雷达平台在方位向时间tm时刻到动目标迭代成像投影空间Ω的所有分辨单元PΩ(m,n)的斜距，m＝1,…,N′x，n＝1,…,N′y，记为R(PΩ,tm)；其中，tm为步骤1初始化的方位向的时间，P(0)为步骤1提到的雷达系统天线初始位置，Vp为步骤1提到的平台运动速度矢量，Vm为步骤1提到的运动目标速度矢量，|| ||2表示向量的2范数运算；
构造补偿函数其中λ为步骤1提到的雷达载波波长，表示虚数单位，e＝2.71828183为常数；
将雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据SF(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na和补偿函数采用标准的后向投影成像算法进行迭代成像处理，得到前视回波数据的迭代投影成像结果，记为n＝1,…,N′y；i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，SF(t,k)为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻前视距离压缩后的回波数据，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na；
将雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据SB(t,k)，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na和补偿函数采用标准的后向投影成像算法进行迭代成像处理，得到后视回波数据的迭代投影成像结果，记为n＝1,…,N′y；i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，SB(t,k)为步骤6得到的雷达系统天线在距离向第t个快时刻方位向第k个慢时刻后视距离压缩后的回波数据，t＝1,2,…,Nr，k＝1,2,…,Na；
步骤15、迭代计算动目标方位向的速度
将动目标的峰值作为动目标成像的位置，则动目标在前视回波数据的迭代投影成像结果中的位置记为表示成像算法的第i次迭代，动目标后视回波数据的迭代投影成像结果中的位置记为表示成像算法的第i次迭代；
采用公式计算得到动目标的剩余方位向的速度，i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代；其中，MI为步骤12中初始化得到算法迭代的最大次数，Δt为步骤11中的高速平台BiDi SAR沿航迹时间间隔，表示剩余方位向速度；
采用公式将第i次迭代过程中计算出的动目标的剩余方位速度补偿到第i-1次迭代估计出的动目标的方位向速度得到第i次迭代过程中计算出的动目标的方位速度，记为其中，i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI为步骤12中初始化得到算法迭代的最大次数，动目标方位速度的迭初始值为步骤11中计算出的动目标的方位速度
步骤16、判定算法迭代的条件及获得最终的方位速度估计结果
如果且i≤MI，将成像算法迭代次数i加1得到i←i+1；再重复步骤13、步骤14、步骤15；
如果或i≥MI，终止迭代步骤，得到的即为动目标方位向的最终估计速度；其中i＝1,…,MI表示成像算法的第i次迭代，MI为步骤12中初始化得到算法迭代的最大次数，ε为步骤12中初始化得到的算法迭代阈值，为算法第i次迭代过程中估计出的动目标的方位速度，为算法第i-1次迭代过程中估计出的动目标的方位速度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810767255.9A CN108776342B (zh) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | 一种高速平台sar慢速动目标检测与速度估计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810767255.9A CN108776342B (zh) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | 一种高速平台sar慢速动目标检测与速度估计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108776342A true CN108776342A (zh) | 2018-11-09 |
| CN108776342B CN108776342B (zh) | 2022-03-15 |
Family
ID=64031248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810767255.9A Active CN108776342B (zh) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | 一种高速平台sar慢速动目标检测与速度估计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108776342B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109581377A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-05 | 中科院计算技术研究所南京移动通信与计算创新研究院 | 一种点回波成像质量的分辨率评估方法、设备及存储介质 |
| CN110109102A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-08-09 | 电子科技大学 | 一种sar运动目标检测与速度估计的方法 |
| CN110146882A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-08-20 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种基于星载视频sar的运动目标检测与参数估计方法 |
| CN110412568A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-11-05 | 西安电子科技大学 | 基于扩展方位角相位编码的距离模糊杂波抑制方法 |
| CN110568434A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-12-13 | 电子科技大学 | 一种多通道匀加速轨迹sar动目标二维速度估计方法 |
| CN113447926A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 北京航空航天大学 | 一种基于车载滑轨sar成像的机场跑道异物检测方法及系统 |
| CN114002674A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-02-01 | 电子科技大学 | 一种基于sbrim的多重叠动目标位置与速度估计方法 |
| CN115291213A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-11-04 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双波束sar的动目标方位速度估计方法 |
| CN115657031A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-01-31 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 基于长时间滑动聚束的图像域动目标检测方法 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6911933B1 (en) * | 2004-05-14 | 2005-06-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Dynamic logic algorithm used for detecting slow-moving or concealed targets in synthetic aperture radar (SAR) images |
| US7109911B1 (en) * | 2002-04-01 | 2006-09-19 | Cataldo Thomas J | Dual synthetic aperture radar system |
| JP2008185375A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Mitsubishi Electric Corp | Ｓａｒ画像の３ｄ形状算出装置及びｓａｒ画像の歪補正装置 |
| US20090051586A1 (en) * | 2006-02-14 | 2009-02-26 | Jochen Weinzierl | Method and device for high-resolution imaging of test objects by electromagnetic waves, in particular for monitoring people for suspicious items |
| WO2012061945A1 (en) * | 2010-11-10 | 2012-05-18 | Ambercore Software Inc. | System and method for object searching using spatial data |
| CN103278820A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-09-04 | 电子科技大学 | 临近空间慢速平台sar动目标检测方法及成像方法 |
| JP2014044109A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置 |
| JP2014160027A (ja) * | 2013-02-20 | 2014-09-04 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置 |
| CN104297759A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-01-21 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双曲波前差自扫描直视合成孔径激光成像雷达 |
| CN104808204A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-29 | 电子科技大学 | 一种固定发射站双基前视sar动目标检测方法与成像方法 |
| CN106443671A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-22 | 西安电子科技大学 | 基于调频连续波的sar雷达动目标检测与成像方法 |
| CN106772378A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-05-31 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种合成孔径雷达海上运动舰船目标速度估计方法 |
| CN107728144A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-23 | 电子科技大学 | 一种基于前视双基模式的干涉sar成像技术 |
| CN107748362A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-03-02 | 电子科技大学 | 一种基于最大锐度的线阵sar快速自聚焦成像方法 |
-
2018
- 2018-07-13 CN CN201810767255.9A patent/CN108776342B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7109911B1 (en) * | 2002-04-01 | 2006-09-19 | Cataldo Thomas J | Dual synthetic aperture radar system |
| US6911933B1 (en) * | 2004-05-14 | 2005-06-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Dynamic logic algorithm used for detecting slow-moving or concealed targets in synthetic aperture radar (SAR) images |
| US20090051586A1 (en) * | 2006-02-14 | 2009-02-26 | Jochen Weinzierl | Method and device for high-resolution imaging of test objects by electromagnetic waves, in particular for monitoring people for suspicious items |
| JP2008185375A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Mitsubishi Electric Corp | Ｓａｒ画像の３ｄ形状算出装置及びｓａｒ画像の歪補正装置 |
| WO2012061945A1 (en) * | 2010-11-10 | 2012-05-18 | Ambercore Software Inc. | System and method for object searching using spatial data |
| JP2014044109A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置 |
| JP2014160027A (ja) * | 2013-02-20 | 2014-09-04 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置 |
| CN103278820A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-09-04 | 电子科技大学 | 临近空间慢速平台sar动目标检测方法及成像方法 |
| CN104297759A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-01-21 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双曲波前差自扫描直视合成孔径激光成像雷达 |
| CN104808204A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-29 | 电子科技大学 | 一种固定发射站双基前视sar动目标检测方法与成像方法 |
| CN106443671A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-22 | 西安电子科技大学 | 基于调频连续波的sar雷达动目标检测与成像方法 |
| CN106772378A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-05-31 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种合成孔径雷达海上运动舰船目标速度估计方法 |
| CN107728144A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-23 | 电子科技大学 | 一种基于前视双基模式的干涉sar成像技术 |
| CN107748362A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-03-02 | 电子科技大学 | 一种基于最大锐度的线阵sar快速自聚焦成像方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Q. DONG, M.-D. XING, X.-G. XIA: "《Moving Target Refocusing Algorithm in 2-D Wavenumber Domain After BP Integral》", 《 IEEE GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING LETTERS》 * |
| YUANYUAN WANG; XIAO XIANG ZHU: "《Automatic Feature-Based Geometric Fusion of Multiview TomoSAR Point Clouds in Urban Area》", 《 IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING》 * |
| 师君; 张晓玲; 韦顺军: "《基于变分模型的阵列三维SAR最优DEM重建方法》", 《雷达学报》 * |
| 王金伟: "《多波段/多波形新体制SAR运动目标检测与成像》", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 须海江: "《星载合成孔径雷达图像目标定位研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109581377A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-05 | 中科院计算技术研究所南京移动通信与计算创新研究院 | 一种点回波成像质量的分辨率评估方法、设备及存储介质 |
| CN110146882A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-08-20 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种基于星载视频sar的运动目标检测与参数估计方法 |
| CN110109102B (zh) * | 2019-04-04 | 2022-05-03 | 电子科技大学 | 一种sar运动目标检测与速度估计的方法 |
| CN110109102A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-08-09 | 电子科技大学 | 一种sar运动目标检测与速度估计的方法 |
| CN110412568A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-11-05 | 西安电子科技大学 | 基于扩展方位角相位编码的距离模糊杂波抑制方法 |
| CN110412568B (zh) * | 2019-07-05 | 2022-12-23 | 西安电子科技大学 | 基于扩展方位角相位编码的距离模糊杂波抑制方法 |
| CN110568434B (zh) * | 2019-07-15 | 2022-06-03 | 电子科技大学 | 一种多通道匀加速sar动目标二维速度估计方法 |
| CN110568434A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-12-13 | 电子科技大学 | 一种多通道匀加速轨迹sar动目标二维速度估计方法 |
| CN113447926A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 北京航空航天大学 | 一种基于车载滑轨sar成像的机场跑道异物检测方法及系统 |
| CN113447926B (zh) * | 2021-06-25 | 2023-02-28 | 北京航空航天大学 | 一种基于车载滑轨sar成像的机场跑道异物检测方法及系统 |
| CN114002674A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-02-01 | 电子科技大学 | 一种基于sbrim的多重叠动目标位置与速度估计方法 |
| CN114002674B (zh) * | 2021-10-08 | 2024-07-12 | 电子科技大学 | 一种基于sbrim的多重叠动目标位置与速度估计方法 |
| CN115291213A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-11-04 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双波束sar的动目标方位速度估计方法 |
| CN115291213B (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双波束sar的动目标方位速度估计方法 |
| CN115657031A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-01-31 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 基于长时间滑动聚束的图像域动目标检测方法 |
| CN115657031B (zh) * | 2022-12-12 | 2023-03-07 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 基于长时间滑动聚束的图像域动目标检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108776342B (zh) | 2022-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108776342B (zh) | 一种高速平台sar慢速动目标检测与速度估计方法 | |
| Chen et al. | Radon-fractional ambiguity function-based detection method of low-observable maneuvering target | |
| CN110109102B (zh) | 一种sar运动目标检测与速度估计的方法 | |
| CN110501706A (zh) | 大角度非均匀转动空间目标isar成像方法 | |
| CN104898119B (zh) | 一种基于相关函数的动目标参数估计方法 | |
| CN107085212B (zh) | 一种基于线性调频步进信号的自旋目标时变三维成像方法 | |
| CN110568434B (zh) | 一种多通道匀加速sar动目标二维速度估计方法 | |
| KR101389516B1 (ko) | 바이스태틱 레이더의 이미징 장치 및 이미징 방법 | |
| CN109407070B (zh) | 一种高轨平台地面运动目标检测方法 | |
| CN104698457A (zh) | 一种迭代曲面预测InSAR成像及高度估计方法 | |
| CN102121990B (zh) | 基于空时分析的逆合成孔径雷达的目标转速估计方法 | |
| JP6466263B2 (ja) | レーダ装置及びレーダ信号処理方法 | |
| WO2020133041A1 (zh) | 车速计算方法、系统、设备及存储介质 | |
| CN107884761A (zh) | 基于能量算子的多普勒穿墙雷达定位方法 | |
| CN104833971B (zh) | 基于滑动散射中心的双/多基地雷达图像ps点关联方法 | |
| CN110596706B (zh) | 一种基于三维图像域投射变换的雷达散射截面积外推方法 | |
| Zhu et al. | Estimating ambiguity-free motion parameters of ground moving targets from dual-channel SAR sensors | |
| CN112684446B (zh) | 基于最小熵准则的Bi-ISAR横向定标与畸变校正方法 | |
| CN103235308B (zh) | 雷达正前视扫描相干成像方法 | |
| CN107526079B (zh) | 一种基于l型三天线干涉处理的空间自旋目标宽带雷达三维成像方法 | |
| Bai et al. | High-resolution 3-D imaging of group rotating targets | |
| CN115184933A (zh) | 一种非相参信号雷达目标微动特征提取与成像方法 | |
| Zhang et al. | Portable millimeter wave 3D imaging radar | |
| Liang et al. | High-speed ground moving target detection research using triangular modulation FMCW | |
| CN114994681B (zh) | 一种适用于任意平台sar图像子孔径分解的方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |