直升機(jī)載旋轉(zhuǎn)式合成孔徑雷達(dá)成像與動目標(biāo)檢測方法研究

直升機(jī)載旋轉(zhuǎn)式合成孔徑雷達(dá)成像與動目標(biāo)檢測方法研究

摘要：直升機(jī)載旋轉(zhuǎn)式合成孔徑雷達(dá)（SAR）成像與動目標(biāo)檢測是一項(xiàng)重要的研究課題。本文通過對直升機(jī)載SAR系統(tǒng)的原理和工作方式進(jìn)行介紹，綜述了SAR成像算法和動目標(biāo)檢測方法的研究現(xiàn)狀，并針對直升機(jī)載SAR系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的成像與檢測方法。該方法利用旋轉(zhuǎn)式SAR系統(tǒng)的高分辨率優(yōu)勢，通過多普勒頻譜分析和時(shí)頻域分析相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)動目標(biāo)檢測，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行目標(biāo)參數(shù)估計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在直升機(jī)載SAR系統(tǒng)中具有較好的成像效果和動目標(biāo)檢測性能。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)載SAR；旋轉(zhuǎn)式合成孔徑雷達(dá)；成像；動目標(biāo)檢測；多普勒頻譜分析；時(shí)頻域分析；目標(biāo)參數(shù)估計(jì)

1.引言

直升機(jī)載SAR系統(tǒng)是一種通過利用直升機(jī)的動力使其懸停在一定位置，以產(chǎn)生仿真長基線的合成孔徑雷達(dá)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成像和動目標(biāo)檢測的一種新型雷達(dá)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的固定式SAR系統(tǒng)相比，直升機(jī)載SAR系統(tǒng)具有更好的機(jī)動性和靈活性，能夠快速獲取目標(biāo)信息，因而在軍事和民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.直升機(jī)載SAR原理與工作方式

直升機(jī)載SAR系統(tǒng)由雷達(dá)天線、旋轉(zhuǎn)平臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。旋轉(zhuǎn)平臺是直升機(jī)載SAR系統(tǒng)的核心部分，通過旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)，可以合成一條長基線，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的高分辨成像。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集回波信號，并將其送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析。

3.SAR成像算法研究現(xiàn)狀

SAR成像算法是直升機(jī)載SAR系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的SAR成像算法包括掃描SAR、插值SAR和矢量SAR等，這些算法主要針對固定式SAR系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并不能直接應(yīng)用于直升機(jī)載SAR系統(tǒng)。針對直升機(jī)載SAR系統(tǒng)的特點(diǎn)，近年來研究人員提出了一些新的成像算法，如基于W-K算法的成像方法、基于深度學(xué)習(xí)的成像方法等，這些算法在提高成像分辨率和減少運(yùn)動模糊方面取得了較好的效果。

4.動目標(biāo)檢測方法研究現(xiàn)狀

動目標(biāo)檢測是直升機(jī)載SAR系統(tǒng)中另一個(gè)重要的研究方向。傳統(tǒng)的動目標(biāo)檢測方法主要基于多普勒頻譜分析和時(shí)頻域分析，通過分析目標(biāo)的多普勒頻譜特性和時(shí)頻域分布情況來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的檢測和識別。然而，傳統(tǒng)的動目標(biāo)檢測方法存在著不能有效提取目標(biāo)特征和易受雜波干擾的問題。為了解決這些問題，近年來研究人員提出了一些新的動目標(biāo)檢測方法，如基于壓縮感知的動目標(biāo)檢測方法、基于稀疏表達(dá)的動目標(biāo)檢測方法等，這些方法在提高檢測性能和降低雜波干擾方面取得了良好的效果。

5.改進(jìn)的成像與檢測方法

針對直升機(jī)載SAR系統(tǒng)的特點(diǎn)和現(xiàn)有問題，本文提出了一種改進(jìn)的成像與檢測方法。該方法通過利用旋轉(zhuǎn)式SAR系統(tǒng)的高分辨率優(yōu)勢，結(jié)合多普勒頻譜分析和時(shí)頻域分析，實(shí)現(xiàn)了對動目標(biāo)的檢測和目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)。具體思路為首先利用多普勒頻譜分析方法對目標(biāo)進(jìn)行初步檢測，得到目標(biāo)的大致位置信息；然后利用時(shí)頻域分析方法對目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步分析，提取目標(biāo)的特征信息；最后，利用目標(biāo)特征信息進(jìn)行目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)和精確定位。

6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

本文利用實(shí)際采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)評測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的成像與檢測方法在直升機(jī)載SAR系統(tǒng)中具有較好的成像效果和動目標(biāo)檢測性能。對于不同類型的目標(biāo)，該方法都能夠?qū)崿F(xiàn)良好的檢測和識別效果，并能夠準(zhǔn)確估計(jì)目標(biāo)的參數(shù)。

7.結(jié)論

本文通過對直升機(jī)載SAR系統(tǒng)的原理和工作方式進(jìn)行介紹，綜述了SAR成像算法和動目標(biāo)檢測方法的研究現(xiàn)狀，并提出了一種改進(jìn)的成像與檢測方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在直升機(jī)載SAR系統(tǒng)中具有較好的成像效果和動目標(biāo)檢測性能。未來的研究方向包括進(jìn)一步優(yōu)化算法性能，提高成像分辨率和檢測靈敏度，推動直升機(jī)載SAR系統(tǒng)在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用本文介紹了一種改進(jìn)的成像與檢測方法，在直升機(jī)載SAR系統(tǒng)中取得了較好的成像效果和動目標(biāo)檢測性能。該方法通過利用旋轉(zhuǎn)式SAR系統(tǒng)的高分辨率優(yōu)勢，結(jié)合多普勒頻譜分析和時(shí)頻域分析，實(shí)現(xiàn)了對動目標(biāo)的檢測和目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)