本發(fā)明屬于SAR(syntheticapertureradar，合成孔徑雷達)
技術領域：
，涉及一種SAR運動艦船目標速度估計方法。
背景技術：
：海上運動艦船目標速度估計是SAR應用的一個重要領域。在軍事情報偵查、海上搜救和海戰(zhàn)場態(tài)勢監(jiān)控等領域有著廣泛的應用。SAR運動艦船目標速度估計系統(tǒng)通過在飛行平臺上搭載一副或多副SAR天線對運動艦船目標進行速度估計，現(xiàn)有的SAR運動艦船目標速度估計方法主要是基于單通道SAR系統(tǒng)實現(xiàn)的。然而單通道SAR運動艦船目標速度估計系統(tǒng)通常只能實現(xiàn)對于單一運動參數(shù)的估計。這主要是因為單通道SAR，通道數(shù)量少，獲取的信息量少，所以難以實現(xiàn)對于多種運動參數(shù)的同時估計。參見文獻：J.DiasandP.Marques,“MultiplemovingtargetdetectionandtrajectoryestimationusingasingleSARsensor,”IEEETrans.Aerosp.Electron.Syst.,vol.39,no.2,pp.604-624,Apr.2003.對于多通道SAR運動艦船目標速度估計方法的研究則主要集中于ATI(along-trackinterferometry，沿跡干涉)方法，該方法能有效利用多通道信息，實現(xiàn)對于運動艦船目標距離向速度的估計。與單通道SAR方法一樣，傳統(tǒng)的ATI方法通常也只能實現(xiàn)對于一種運動參數(shù)的估計。參見文獻：J.J.Sharma,C.H.GierullandM.J.Collins,“Theinfluenceoftargetaccelerationonvelocityestimationindual-channelSAR-GMTI,”IEEETrans.Geosci.RemoteSens.,vol.44,no.1,pp.134-147,Jan.2006.技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種利用SAR對海上運動艦船目標進行速度估計的方法。該方法利用FrFT(fractionalfouriertransform，分數(shù)傅里葉變換)和ATI相位，可以實現(xiàn)對于運動艦船目標方位向速度、距離向速度以及加速度的同時估計。本發(fā)明的技術方案是：對利用SAR獲得的前視圖像和后視圖像分別采用FrFT，獲得對應的運動艦船目標回波信號的方位向調頻率估計；對前視圖像和后視圖像進行ATI處理，得到相應的ATI相位；通過求解如下的方程組，得到運動艦船目標方位向速度vx0、距離向速度vy0以及加速度ay0的估計:其中va表示SAR平臺運行的速度，k＝2π/λ表示的是波數(shù)，λ表示的波長，d表示的是SAR的基線長度，R0表示的是運動艦船目標與SAR平臺之間的最短斜距，y0表示的是最短斜距在地表的投影長度，kfore表示對前視圖像進行FrFT處理得到的方位向調頻率估計，kaft表示對后視圖像進行FrFT處理得到的方位向調頻率估計，∠ATI表示ATI相位，本發(fā)明的有益效果是：1.本發(fā)明提出的SAR運動艦船目標速度估計方法，利用提出的方程組可以實現(xiàn)對于運動艦船目標方位向速度vx0、距離向速度vy0以及距離向加速度ay0的同時估計。2.采用本發(fā)明提出的SAR運動艦船目標速度估計方法不需要設置額外的參數(shù)或條件，簡潔易行。附圖說明圖1和圖2為本發(fā)明的實驗數(shù)據(jù)；圖3為本發(fā)明流程圖；圖4、圖5、圖6和圖7為本發(fā)明的實驗結果圖。具體實施方式圖1和圖2為本發(fā)明的實驗數(shù)據(jù)，是根據(jù)DC-8平臺參數(shù)對運動艦船目標進行仿真得到的成像結果圖，其中圖1為前視圖像的仿真成像結果圖，圖2為后視圖像的仿真成像結果圖。圖1和圖2的橫坐標均表示方位向，縱坐標均表示距離向。其具體仿真參數(shù)如下表所示。平臺高度：8000m成像模式：條帶式飛行速度：200m/s波束中心線入射角：40°SAR波段：LSAR工作頻率：10.26GHZ天線方位向有效孔徑長度：2m脈沖重復頻率：200HZ基線長度：2m發(fā)射脈沖帶寬：40MHZ距離向采樣頻率：90MHZ成像算法：RD圖3為本發(fā)明流程圖，具體實施步驟如下：第一步，利用FrFT分別估計前視圖像和后視圖像中運動艦船目標回波的方位向調頻率。利用FrFT估計SAR圖像中運動艦船目標回波的方位向調頻率，可以參考文獻：R.Pelich,N.Longepe,G.MercierandG.Hajduch,“VesselRefocusingandVelocityEstimationonSARImageryUsingtheFractionalFourierTransform,”IEEETrans.Geosci.RemoteSens.,vol.54,no.3,pp.1-15,2015.前視圖像的方位向調頻率kfore和后視圖像的方位向調頻率kaft可以分別用公式二和公式三進行估計：其中PRF表示脈沖重復頻率，N表示方位向的采樣點數(shù)，αopt1表示前視圖像對應的最優(yōu)FrFT旋轉角，αopt2表示后視圖像對應的最優(yōu)FrFT旋轉角。第二步，對利用SAR獲得的前視圖像和后視圖像采用ATI處理，得到相應的ATI相位φ。即對前視圖像和后視圖像采用共軛相乘處理，得到ATI圖像Z，公式如下：其中Z1表示前視圖像，Z2表示后視圖像，*表示共軛操作。ATI圖像Z中幅值最大點所對應的相位即為ATI相位φ。第三步，將前視圖像的目標回波調頻率估計kfore，后視圖像的目標回波調頻率估計kaft以及ATI相位代入公式一，即可求得運動艦船目標的方位向速度vx0、距離向速度vy0以及加速度ay0的估計值{v′x0,v′y0,a′y0}，其結果如下：其中，圖4、圖5、圖6和圖7為本發(fā)明的實驗結果圖，圖4，圖5、圖6和圖7的橫坐標均表示實驗次數(shù)，縱坐標均表示相對估計誤差，相對估計誤差的具體計算公式如下：其中e表示相對估計誤差，R表示運動參數(shù)的真實值，E表示運動參數(shù)的估計值，||表示取絕對值操作。圖4，圖5和圖6分別表示利用本發(fā)明方法得到的運動艦船目標方位向速度vx0，距離向速度vy0以及距離向加速度ay0估計的相對誤差曲線圖，圖7表示的是本發(fā)明方法與單通道SAR速度估計方法(即第一步中參考文獻中所采用的方法)的相對誤差對比圖，圖中帶正方形標記的曲線對應的是文獻方法的相對估計誤差，帶圓形標記的曲線對應的是本發(fā)明方法的相對估計誤差。從圖中可以看出，對于運動艦船目標方位向速度vx0的估計，本發(fā)明方法的相對誤差要小于參考文獻中的方法。除此之外，文獻中的方法無法實現(xiàn)對于運動艦船目標距離向速度vy0和加速度ay0的估計，而本發(fā)明方法則可以實現(xiàn)對于這兩種運動參數(shù)的有效估計，且估計精度相對較高。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3