SAR-GMTI解读教学讲解课件

机载SAR地面运动目标检测与成像技术研究机载SAR地面运动目标检测与成像技术研究论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景SAR/GMTI意义在军事领域和民用领域都具有重要的价值，是国际研究的热点。在“沙漠风暴”、“联盟力量”、“持久自由”和“伊拉克自由”等军事行动中发挥了重要作用。在反恐活动、海上缉私、难民控制、交通控制与管理等民用领域发挥积极的作用。美国提出DiscovererⅡ战时检测军事目标，和平时期进行交通监测，2000年美国用SRTM进行了交通监测的试验，2002年欧洲提出了用SAR/GMTI构建新的交通管理系统的概念，德国也计划利用TerraSAR-X进行交通监测。SAR/GMTI意义在军事领域和民用领域都具有重要的价值，是SAR/GMTI的发展状况在20世纪70年代开始进行SAR/GMTI技术的研究；目前的几个研究方向无人机SAR/GMTI：典型的无人机SAR/GMTI系统有：HiSAR、Lynx、TESAR等。机载SAR/GMTI：典型的机载SAR/GMTI系统有：

APY-3、ASARS-2、APG-76、APY-6等。星载SAR/GMTI：研制中的星载SAR/GMTI系统有：RADARSAT-2、TERRASAR-X，分布式SAR/GMTI系统有：Techsat21、DiscoverⅡ、Cartwheel、COSMO/skymed、TanDEM-X等。

SAR/GMTI的发展状况在20世纪70年代开始进行SAR/SAR/GMTI的发展状况目前各国正加大投入，或者开发新的监视系统、或者对现有的系统进行升级、或者研制实验用机载SAR/GMTI对新的SAR/GMTI方法进行研究和实验。正在研制的SAR/GMTI系统有：通用原子公司的APY-8、英国的ASTOR、桑迪亚公司的MiniSAR、德国的MiSAR、北约的SOSTAR-X等。正在升级的SAR/GMTI系统有：JSTAR、ASARS-2、GlobalHawk等。实验用机载SAR/GMTI系统有：NASA/JPL的双频双基线AIRSAR、加拿大的CV580-SAR和XWEAR、德国的AER-II、E-SAR和PAMIR、法国的RAMSES等。SAR/GMTI的发展状况目前各国正加大投入，或者开发新的监SAR/GMTI的发展趋势小型化:随着对无人机需求得增加，对小型SAR的需求在增加，通用原子公司的APY-8仅重39kg,桑迪亚公司的MiniSAR仅重14kg，德国的MiSAR更是仅有4kg。实时处理:目前几乎都有的SAR/GMTI系统都具有实时处理能力。多通道:由于多通道SAR/GMTI系统的优异性能，目前，APY-3、APY-6、APG-76等系统都采用基于DPCA的多通道SAR/GMTI，随着ATI技术和STAP技术正日趋成熟，多通道SAR/GMTI系统的应用将更加广泛。多平台信息融合:美国已经启动了多平台雷达技术改进计划，利用多平台进行信息融合，提高信息精度，并提出了“母鸡”与“小鸡”的概念。此外，美国还计划利用JSTAR、ASTOR、Horizon、P3进行多平台GMTI实验。SAR/GMTI的发展趋势小型化:随着对无人机需求得增加，对SAR/GMTI的发展趋势对空监视和对地监视融合:美国计划利用有源电子扫描阵列（AESA），将E8和E3的功能融合到一起，在单个平台上实现对空和对地监视。星载SAR/GMTI:星载SAR测绘带宽、可对全球任何地区进行全天候全天时的监视、生存能力强，所以星载SAR/GMTI也是一个研究的热点。双基或多基SAR/GMTI:由于双基或多多基系统具有生存能力强、可形成较长的基线、可获得多向散射信息等优势，双基或多基SAR/GMTI也是一个研究的热点。1996年美国空军启动了AASP（AdvancedAirborneSurveillanceProgram）计划，开发和演示机载双基多通道MTI技术，2003年法国和德国利用RAMSES和E-SAR进行了双基SAR/GMTI实验。博士学位论文答辩：混沌信号合成孔径雷达研究（第7页）SAR/GMTI的发展趋势对空监视和对地监视融合:美国计划利论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景SAR/GMTI的困难SAR的特点使SAR/GMTI困难平台运动：多普勒谱展宽高分辨（小天线宽波束）：多普勒谱宽PRF较低高数据率SAR/GMTI的任务去除杂波并检测运动目标运动目标参数估计运动目标重新成像SAR/GMTI的困难SAR的特点使SAR/GMTI困难目标运动对SAR图像的影响地面杂波与运动目标的回波特性不同使得常规SAR图像中运动目标产生方位位置偏移、散焦、模糊、距离走动、目标分裂等现象。

散焦目标运动引起的调频率误差为：目标运动引起的二次相位误差为：目标运动对SAR图像的影响地面杂波与运动目标的回波特性不同使目标运动对SAR图像的影响与聚焦深度的讨论相似，当时，目标运动引起的散焦可以忽略，那么多普勒调频率误差需满足：当和满足下式时散焦可忽略：

目标运动对SAR图像的影响与聚焦深度的讨论相似，当目标运动对SAR图像的影响模糊成像时，匹配滤波器的谱中心与动目标谱中心不匹配，只有部分运动目标的多普勒谱进入匹配滤波器，从而降低了目标的分辨率，引起模糊，原理如图所示。如果为运动目标的多普勒中心偏移与多普勒带宽之比，进入匹配滤波器的运动目标的谱只有，运动目标的方位分辨率变为原来的倍，幅度变为原来的倍，信干比（SIR）变为原来的倍。目标运动对SAR图像的影响模糊辨率，引起模糊，原理如图所示。目标运动对SAR图像的影响快速运动目标的方位多普勒偏移超过杂波带宽，被全部滤除，在常规SAR图像上将看不到运动目标。增加匹配滤波器带宽或者采用SPECAN成像算法方法可以降低运动目标的模糊，增加SAR/GMTI系统的信干比，使图像域DPCA和ATI可以同时检测慢速运动目标和快速运动目标。RD算法成像增加匹配滤波器带宽的RD算法成像SPECAN算法成像目标运动对SAR图像的影响快速运动目标的方位多普勒偏移超过杂增加匹配滤波器带宽和采用SPECAN成像的图像域DPCA和ATI检测快速运动目标采用普通RD算法成像增加带宽RD算法成像SPECAN算法成像运动目标多普勒中心偏移为128.6Hz，多普勒带宽为100Hz增加匹配滤波器带宽和采用SPECAN成像的图像域DPCA和A论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景单通道SAR/GMTI技术尽管单通道SAR/GMTI检测性能和参数估计精度都有限，但是单通道SAR/GMTI结构简单、技术要求不复杂、成本较低、易于实现，很多无人机SAR/GMTI都采用单通道。例如LynxSAR其分辨率可达0.1m，最小可检测速度达3m/s，定位精度达2m。

LynxSAR/GMTI图像

单通道SAR/GMTI技术尽管单通道SAR/GMTI检测性能自适应频域滤波SAR/GMTI

频域滤波法类似地面雷达所采用的MTD方法，根据目标回波的多普勒频率，构造带通滤波器组，即可抑制杂波，检测运动目标，然后估计运动目标的运动参数，并对其重新聚焦成像，最后将运动目标的图像叠加到静止目标的SAR图像上。（参考文献［132］）在机载SAR中，由于载机速度不均匀，载机姿态不稳定，天线扫面，以及地面杂波的起伏等因素，杂波谱中心和谱宽都是时变的。为了抑制这类时变杂波必须采用自适应MTI。

自适应频域滤波SAR/GMTI

自适应频域滤波SAR/GMTI处理框图自适应频域滤波SAR/GMTI处理框图自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节

⑴杂波谱中心与谱宽的估计首先利用惯导数据粗略估计杂波谱中心和谱宽俯仰角，方位角，俯仰角宽度，方位角宽度。在粗略估计的谱宽内进行杂波谱中心和谱宽的精确估计自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节

⑴杂波谱中心与谱自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节谱中心为：3dB谱宽为：（假设高斯功率谱）方位功率谱函数

由惯导粗估的谱宽

自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节谱中心为：方位功率谱函自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节⑵距离走动校正：运动目标的速度事先无法知道，对距离走动的校正非常困难，可通过降低分辨率，减小距离走动，但使得信杂比下降，给检测带来困难。本文提出在距离-多普勒域对每个匹配滤波器分别进行距离走动校正。原理：每个匹配滤波器的对应一个速度，那么可根据这个速度进行距离走动校正。距离走动两与多普勒频率的关系为：匹配滤波器的谱中心

方位调频率

自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节⑵距离走动校正：匹配滤自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节在出现盲速时，该距离走动校正方法失效，不能补偿的距离走动量为：R-D域距离走动轨迹

RCMC之前RCMC后

多普勒模糊数自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节在出现盲速时，该距离走自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析CFAR检测性能采用CA-CFAR，检测性能曲线如图所示。自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析CFAR检测性能自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析速度检测范围定位精度：单目标情况下，该方案中最大多普勒中心估计误差为：。那么定位精度为：自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析速度检测范围自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析改善因子表示副瓣水平自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析改善因子表示副瓣水平计算机仿真以电子所某SAR数据对算法进行验证，该数据为铁路附近的一块数据，有一火车正在通过。估计的杂波多普勒中心为234.6Hz，多普勒谱宽为370Hz，经频谱搬移后，设置三个带通匹配滤波器，进行自适应频域滤波，其中一个对静止场景进行成像，另外两个用于检测运动目标。计算机仿真以电子所某SAR数据对算法进行验证，该数据为铁路附计算机仿真计算机仿真论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景机载多通道SAR/GMTI原始数据模拟实际飞行实验数据：真实、成本高、不灵活。完全采用计算机仿真：成本低、灵活、运算量大、数据真实性低。国内难以获得真实的多通道SAR数据。提出两种基于真实单通道SAR数据的多通道SAR/GMTI原始数据模拟方法：节约成本、数据真实性高、动目标灵活可调。机载多通道SAR/GMTI原始数据模拟实际飞行实验数据：真实单通道SAR数据直接抽样法

真实单通道SAR数据加窗形成多个子孔径（杂波）计算机仿真获得多通道SAR运动目标数据。杂波数据与运动目标数据时域叠加。误差引入：前面获得的是完全满足DPCA条件的理想数据。实际中误差不可避免。应在这些数据中注入误差。MIT林肯实验室的R.W.Miller分析了误差因素在道数据间的去相关作用，给出了存在这些误差因素时通道数据的相关性数学模型。所以，可根据这些数学模型确定引入误差的大小。单通道SAR数据直接抽样法

真实单通道SAR数据加窗形成多个单通道SAR数据直接抽样法多通道SAR/GMTI原始数据模拟流程框图

单通道SAR数据直接抽样法多通道SAR/GMTI原始数据模拟单通道SAR数据直接抽样法单通道SAR图像

仿真的多通道SAR图像单通道SAR数据直接抽样法单通道SAR图像仿真的多通道SA驻点模拟法

驻点模拟法可以灵活的加入运动误差、接收机通道失配误差、天线方向图不一致等，而且驻点模拟法同样可以获得高真实度的多通道SAR杂波数据。高分辨率复SAR图像，获得分布场景的反射系数；尽管这样获得的反射系数与其真实值有一定误差，但还是较真实的反映了仿真场景的统计特性。根据多通道SAR回波模型，通过仿真获得具有真实杂波和运动目标的多通道SAR数据。驻点模拟法

驻点模拟法可以灵活的加入运动误差、接收机通道失配驻点模拟法驻点模拟处理框图驻点模拟法驻点模拟处理框图驻点模拟法惯导误差：要获得惯导误差的解析解非常困难，为了简单，这里用4阶龙格-库塔法解微分方程组，得到惯导误差的数值解。假设陀螺仪的零点漂移分别为和

,加速度计的零点漂移为纬度为，飞机速度为，俯仰和横滚误差为0。

驻点模拟法惯导误差：要获得惯导误差的解析解非常困难，为了简单驻点模拟法惯导误差和天线方向图

Y轴位置误差

偏航误差

天线方向图

X轴位置误差

驻点模拟法惯导误差和天线方向图Y偏天X驻点模拟法MovingTarget反射系数的相位分布

反射系数的幅度分布采用的高分辨率SAR图像

仿真的多通道SAR图像驻点模拟法MovingTarget反射反射采用仿真论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景基于DPCA的机载SAR/GMTI技术

DPCA是1953年通用电气公司提出，用于补偿平台运动引起的多普勒展宽，是一种典型的杂波抑制方法，是STAP的一个特例。国外DPCA技术已经比较成熟，采用DPCA技术的典型系统有：JSTAR（APY-3）、E-2C（APS-145）、P-3（APY-6）、F-4E（APG-76）等。另外，研制中的星载SAR：RADARSAT-2和TerraSAR-X也都采用了DPCA进行GMTI。国内相对落后，还未见基于DPCA的SAR/GMTI系统研制成功的报道，开展基于DPCA的机载SAR/GMTI技术的研究仍是有意义的。

基于DPCA的机载SAR/GMTI技术DPCA是1953三种DPCA算法处理流程

时域

DPCA

频域DPCA

图像域

DPCA

三种DPCA算法处理流程时域频域图像域时域DPCA时域DPCA频域DPCA频域DPCA图像域DPCA三种DPCA的关系

图像域DPCA三种DPCA的关系计算机仿真时域DPCA结果

频域DPCA结果

图像域DPCA结果

时域DPCA结果

频域DPCA结果

图像域DPCA结果

计算机仿真时域DPCA结果频域DPCA结果图像域DPC计算机仿真时域DPCA结果

频域DPCA结果

图像域DPCA结果

时域DPCA结果

频域DPCA结果

图像域DPCA结果

计算机仿真时域DPCA结果频域DPCA结果图像域DPCDPCA通道间相位差补偿方法

相位中心偏置引入的相位误差两个通道的杂波信号可表示为：DPCA通道间相位差补偿方法

相位中心偏置引入的相位误差匹配函数法补偿相位差如果两个通道采用不同的匹配滤波函数，可以补偿通道间的相位误差，即：三种补偿方法比较

相位补偿方法对PRF、基线长度和平台速度的要求运算量适用的DPCA算法延时法要求不增加三种DPCA算法都适用R-D域去斜坡不要求增加频域DPCA图像域DPCA匹配滤波函数法不要求少量增加图像域DPCA匹配函数法补偿相位差如果两个通道采用不同的匹配滤波函数，可频域DPCA性能距离向速度频域DPCA响应、改善因子和盲速：频域DPCA性能距离向速度频域DPCA响应、改善因子和盲速频域DPCA性能距离向速度频域DPCA响应

距离向速度频域DPCA改善因子

距离向速度频域DPCA改善因子

距离向DPCA盲速及目标幅度

频域DPCA性能距离向速度频域DPCA响应距离向速度频域D频域DPCA性能方位向速度频域DPCA响应、改善因子和盲速：频域DPCA性能方位向速度频域DPCA响应、改善因子和盲速频域DPCA性能方位向速度频域DPCA响应

方位向速度频域DPCA改善因子

方位向速度频域DPCA改善因子

方位向速度DPCA盲速及目标幅度

频域DPCA性能方位向速度频域DPCA响应方位向速度频域D频域DPCA性能距离向加速度频域DPCA响应、改善因子和盲速：频域DPCA性能距离向加速度频域DPCA响应、改善因子和盲频域DPCA性能距离向加速度频域DPCA响应

距离向加速度频域DPCA的改善因子

距离向加速度频域DPCA的改善因子

距离向加速度DPCA盲速及目标幅度

频域DPCA性能距离向加速度频域DPCA响应距离向加速度频频域DPCA性能方位向加速度频域DPCA响应方位向加速度频域DPCA响应

频域DPCA性能方位向加速度频域DPCA响应方位向加速度频域论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景基于ATI的机载SAR/GMTI技术

ATI技术首先由R.M.Goldstein和H.A.Zebker提出用于洋流测量，运用ATI技术检测地面运动目标潜力巨大。国外已有多套ATI-SAR系统，用于ATI-SAR地面运动目标检测的研究和实验，例如加拿大的CV-580SAR、德国的E-SAR和PAMIR、法国的RAMSE、美国NASA/JPL实验室的双频双基线ATI-SAR等。另外，研制中的星载SAR系统：RADARSAT-2、TerraSAR-X、COSMO-Skymed也都采用ATI技术检测地面运动目标。ATI对PRF、平台速度、基线长度的要求低（DPCA）ATI可长时间的相干积累，分辨率高，SCR低（STAP）ATI测洋流没有杂波的问题，整个洋流为一个速度相同的目标。ATI进行GMTI，存在杂波，运动目标为一些孤立的离散目标。基于ATI的机载SAR/GMTI技术ATI技术首先由R.ATI相位数学模型距离向速度ATI相位数学模型、MDV和盲速距离向速度的干涉相位

ATI相位数学模型距离向速度ATI相位数学模型、MDV和盲速ATI相位数学模型方位向速度ATI相位数学模型距离向加速度ATI相位数学模型方位向加速度ATI相位数学模型ATI相位数学模型方位向速度ATI相位数学模型ATI相位数学模型方位向速度的干涉相位

距离向加速度的干涉相位

距离向加速度的干涉相位

距离向速度和方位向速度的干涉相位

ATI相位数学模型方位距离距离距离杂波的ATI概率密度分布模型

杂波的ATI幅度和相位联合概率密度函数杂波的ATI相位概率密度函数杂波的ATI幅度概率密度函数

杂波的ATI概率密度分布模型杂波的ATI幅度和相位联合概率杂波的ATI幅度和相位联合分布图杂波ATI相位主要分布在0附近，ATI幅度越小，ATI相位波动越大，ATI幅度越大，ATI相位波动越小，当ATI幅度很大时，ATI相位集中在0处。相干系数越大ATI相位分布越平稳；多视处理使ATI的相位分布更为平稳。

,,

杂波的ATI幅度和相位联合分布图,,杂波的ATI相位分布图和幅度分布图杂波的ATI相位分布图和幅度分布图杂波的ATI相位方差和幅度均值、方差

杂波的ATI相位集中在零处，相关性为0时，ATI相位为均匀分布，相关性为1时，ATI相位为Dirac函数。随ATI处理视数的增加，杂波的ATI幅度分布越平稳，方差越小，并且均值趋近于相干系数。随相干系数的增加，杂波的ATI幅度分布越不平稳，方差越大。

杂波的ATI相位方差和幅度均值、方差杂波加运动目标的统计模型

杂波与运动目标往往混叠在一起，所以讨论杂波加运动目标的统计模型更有意义。

相关系数随运动目标干涉相位的增加而减小，随着SCR的增加有，干涉相位趋近于运动目标的干涉相位相关系数随运动目标干涉相位的变化曲线

干涉相位随SCR的变化曲线

杂波加运动目标的统计模型

杂波与运动目标往往混叠在一起，所以杂波加运动目标的ATI联合分布图

杂波加运动目标的ATI联合分布图杂波加运动目标的ATI相位分布图随着视数的增加，幅度和相位分布越平稳；随着相关系数的增加，相位分布越平稳，但是幅度分布越不平稳；这与仅有杂波的情况一致，只是相位均值改变，相位均值随着SCR的增加趋近于运动目标的干涉相位。杂波加运动目标的ATI相位分布图ATI检测性能

虚警概率随相位门限的变化曲线

不同SCR下，检测概率随相位门限的变化曲线

不同视数n，检测概率随相位门限的变化曲线

ATI检测性能

虚警概率随相位不同SCR下，检测概率不同ATI检测性能视数n12345678相位门限(rad)3.12992.90011.44860.82390.60990.50000.43130.3836视数n910111213141516相位门限(rad)0.34830.32090.29890.28070.26540.25230.24100.2310不同视数下，检测概率随SCR的变化

不同运动目标干涉相位下检测概率随SCR的变化

ATI检测性能视数n12345678相位门限(rad)3.ATI双门限检测

检测概率和虚警概率是一对矛盾，要增加检测概率，就要减小相位门限，使得虚警概率增加；要减小虚警概率，就要增加相位门限，使得检测概率减小，同时也增大了最小可检测速度（MDV）。利用幅度和相位两次门限检测就可以解决检测概率与虚警概率间的矛盾，称为双门限检测器。双门限检测器同时利用了相位信息和幅度信息提高了检测性能。ATI双门限检测器的检测概率和虚警概率：ATI双门限检测

检测概率和虚警概率是一对矛盾，要增加检测概ATI双门限检测视数n12345678相位门限3.12992.90010.61260.59800.54330.49170.45900.4300幅度门限0.13860.08410.60300.44570.40180.39000.36190.3481视数n910111213141516相位门限0.40040.37680.34810.32920.31240.30130.28720.2778幅度门限0.32000.31880.34880.36880.37880.37060.36120.3588虚警概率为10-5，双门限检测器的各视相位门限和幅度门限

ATI双门限检测视数n12345678相位门限3.1299ATI双门限检测不同视数下，检测概率随SCR的变化不同运动目标干涉相位下检测概率随SCR的变化

ATI双门限检测不同视数下，检测概率随SCR的变化不同运动目ATI速度估计方法

距离向速度估计方位向速度估计

本文提出剪切平均法和自聚焦相结合的方法估计方位向速度。原理是：检测到运动目标后，提取运动目标的复图像；将复图像在方位向进行IFFT处理，转换到方位多普勒域；然后再设置一组匹配滤波器，对运动目标重新聚焦成像，选取响应最大的作为估计值。具体方法与第三章3.4.2节所讲的参数估计方法类似。ATI速度估计方法

距离向速度估计ATI速度估计精度

距离向速度估计精度方位向速度估计精度方位向速度和距离向加速度的干涉相位混合到一起，无法区分，当出现加速度时，会影响方位向速度的估计精度。方位向速度估计误差为：

ATI相位方差

ATI测速方差

ATI速度估计精度

距离向速度估计精度ATI相位方差ATATI解模糊

干涉测高时，干涉相位成周期性变化，可以根据这个变化解相位模糊。而ATI检测地面运动目标时，运动目标为一些离散点，干涉相位没有周期性渐变的规律，所以必须寻求新的方法解ATI的相位模糊。受连续波测距雷达解距离模糊和PD雷达解速度模糊方法的启发，本文提出采用中国余数定理解ATI的速度模糊。根据下式，多基线、多频ATI都可以解模糊，其原理一样。这里以多基线ATI为例介绍ATI解模糊。

ATI解模糊干涉测高时，干涉相位成周期性变化，可以根据这个ATI解模糊假设N基线ATI-SAR系统，则有：上式为一同余方程组，根据中国余数定理，它在最大盲速之内有唯一解。

基本基线长度

两两互质

ATI解模糊假设N基线ATI-SAR系统，则有：基本基线长度ATI解模糊实际中，ATI相位中含有误差，使得余数中含有误差，解同余方程组时可能产生误差，从而引起很大的速度估计误差。应用中国余数定理解ATI模糊要求相位噪声需满足：

ATI解模糊实际中，ATI相位中含有误差，使得余数中含有误差论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景DPCA和ATI的机载SAR/GMTI误差及误差补偿方法研究

由于众多重要的实际因素，理想的DPCA、ADPCA和ATI的性能是很难获得的，这一章将分析引起DPCA、ADPCA和ATI性能下降的一些重要因素，并研究误差的补偿方法。可以看出在出现通道失配以及失配时ADPCA的性能仍可保持，三单元DPCA性能要优于两单元DPCADPCA和ATI的机载SAR/GMTI误差及误差补偿方法研究影响DPCA和ATI性能的重要因素

根据文献[45]，所有这些因素相当于对采样协方差矩阵进行加权，称为协方差矩阵加权（CovarianceMatrixTaper，CMT）其数学模型为：

ATI的性能也与相关系数密切相关，所以分析各种因素的去相关是必要的。通道失配

窄带通道失配：幅度误差和相位误差为一未知的常数，可视为对信号的固定加权。影响DPCA和ATI性能的重要因素根据文献[45]，所有这影响DPCA和ATI性能的重要因素宽带通道失配：通道传递函数的数学模型不能再简单的视为一未知的常系数复增益乘法器，其数学模型为随机变量：影响DPCA和ATI性能的重要因素影响DPCA和ATI性能的重要因素影响DPCA和ATI性能的重要因素影响DPCA和ATI性能的重要因素窄带幅相失配没有去相关作用，只是改变了相关系数的相位。所以，窄带幅相失配对DPCA的对消能力影响不大。ATI的相位分布规律不变，只是相位均值有变化，如采用CFAR检测，对ATI的检测性能和测速精度影响不大。宽带失配具有去相关作用，其对DPCA和ATI的检测性能的影响较大。

影响DPCA和ATI性能的重要因素窄带幅相失配没有去相关作用影响DPCA和ATI性能的重要因素

失配:DPCA要求为整数,否则称为失配。由图可以看出，基线越长，系统可容忍越大的失配误差。影响DPCA和ATI性能的重要因素失配:DPCA要求影响DPCA和ATI性能的重要因素姿态误差

偏航和俯仰:偏航和俯仰在通道间引入相位误差，并引起失配俯仰引入固的定相位误差，可归入窄带通道失配；而偏航引入的相位误差随距离线变化，其量值也更大，不容易补偿，在较小的区域内，偏航引入的相位误差随距离线的变化较小，可视为常数。偏航俯仰影响DPCA和ATI性能的重要因素姿态误差偏航俯仰影响DPCA和ATI性能的重要因素偏航和俯仰引入的相位误差分别约为35.9°和21.5°出现偏航和俯仰时，地形起伏也会引入相位误差，高度为600m的目标引起的相位误差分别约为0.64°和1.4°。对于较平坦地区可忽略。横滚

横滚使得波束在距离向偏移，类似距离走动，横滚引起时间去相关，不同的脉冲照射的区域不同，重叠的区域是相关的，不重叠的区域是不相关的。影响DPCA和ATI性能的重要因素影响DPCA和ATI性能的重要因素由图可以看出姿态误差对DPCA和ATI的性能影响很大，对ADPCA的性能影响较小，出现俯仰和偏航时，ADPCA的凹口位置有偏移，如果横滚速度较慢，由于相干处理时间较短，横滚对DPCA、ADPCA和ATI的性能影响很小。

影响DPCA和ATI性能的重要因素由图可以看出姿态误差对DP影响DPCA和ATI性能的重要因素杂波内部运动（时间去相关）杂波功率谱数学模型：

杂波的时域相关函数为：

影响DPCA和ATI性能的重要因素杂波内部运动（时间去相关影响DPCA和ATI性能的重要因素杂波内部运动时，DPCA和ADPCA的凹口变宽，最小可检测速度变大，ATI的检测性能下降，且相位检测门限变大为26.9°，最小可检测速度也变大。影响DPCA和ATI性能的重要因素杂波内部运动时，DPCA和通道补偿方法研究

2-D自适应通道补偿方法（27dB杂波抑制)回波数据经过距离压缩、距离徙动校正、方位向傅里叶变换和距离向傅里叶变换,将数据变换到二维频域,然后按下式迭代可补偿通道间的幅相误差。通道补偿方法研究

2-D自适应通道补偿方法（27dB杂波通道补偿方法研究均衡前干涉相位分布

均衡后干涉相位分布

对消前的SAR幅度图

未做通道均衡DPCA杂波抑制结

通道均衡后DPCA杂波抑制结果

理想DPCA杂波抑制结果

通道补偿方法研究均衡前干涉相位分布均衡后干涉相位分布对消通道补偿方法研究理想ATI

未作通道均衡的ATI

通道均衡后的ATI

通道补偿方法研究理想ATI未作通道均衡的ATI通道均衡后通道补偿方法研究双门限DPCA原理实际中，DPCA杂波对消不理想，尤其是一些类似点目标的强目标剩余很大，造成虚警，使检测概率和虚警概率很难满足要求，要增加检测概率就使得虚警概率增加，而要减小虚警概率就使得检测概率减小。DPCA对消前后，固定目标的幅度变化较大，而运动目标的幅度变化相对较小，可以利用这个特点，设计DPCA双门限检测器，解决检测概率与虚警概率之间的矛盾。通道补偿方法研究双门限DPCA原理通道补偿方法研究DPCA对消前的SAR幅度图

DPCA杂波抑制结果

单门限

DPCA

结果双门限

DPCA

结果通道补偿方法研究DPCADPCA单门限双门限通道补偿方法研究基于最小二乘估计和小波去噪的ATI自适应相位误差补偿ATI-SAR系统相位误差模型在距离-多普勒域可近似为线性模型：利用最小二乘估计ATI-SAR系统的相位误差。但是噪声使得估计精度下降。如果在最小二乘估计前，采用小波去噪技术滤除这些噪声，将会提高ATI-SAR系统相位误差的估计精度。干涉相位出现缠绕，此时该相位校正方法引入新的相位误差，通过该方法的迭代可进一步校正这些新的相位误差，直至误差满足精度要求。通道补偿方法研究基于最小二乘估计和小波去噪的ATI自适应相位通道补偿方法研究校正前R-D域干涉相位分布校正后R-D域干涉相位分布ATI-SAR系统相位误差估计值

校正后ATI-SAR系统干涉相位通道补偿方法研究校正前校正后ATI-SAR校正后通道补偿方法研究理想ATI未作相位校正的ATI相位校正后的ATI通道补偿方法研究理想ATI未作相位校正的ATI相位校正后论文结构.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构.论文背景结束语尚需进一步的研究⑴针对实际的多通道SAR数据进行GMTI仿真研究；⑵对STAP、VSAR、MF-SAR、MFMAPOLSAR、DualspeedSAR等SAR/GMTI方法进行研究；⑶开展斜视SAR/GMTI，星载SAR/GMTI，多基SAR/GMTI，分布式SAR/GMTI的研究；⑷对SAR/GMTI的实时处理方法进行研究；⑸对运动目标参数估计方法和跟踪方法进行研究；⑹结合相关的关键技术，研制实用的通道SAR/GMTI系统，力争运动目标检测和成像技术的研究和实用化上一个新的台阶。由于知识和能力的局限性，论文中错误和不足之处在所难免，恳请批评指正。结束语尚需进一步的研究ENDEND机载SAR地面运动目标检测与成像技术研究机载SAR地面运动目标检测与成像技术研究论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景SAR/GMTI意义在军事领域和民用领域都具有重要的价值，是国际研究的热点。在“沙漠风暴”、“联盟力量”、“持久自由”和“伊拉克自由”等军事行动中发挥了重要作用。在反恐活动、海上缉私、难民控制、交通控制与管理等民用领域发挥积极的作用。美国提出DiscovererⅡ战时检测军事目标，和平时期进行交通监测，2000年美国用SRTM进行了交通监测的试验，2002年欧洲提出了用SAR/GMTI构建新的交通管理系统的概念，德国也计划利用TerraSAR-X进行交通监测。SAR/GMTI意义在军事领域和民用领域都具有重要的价值，是SAR/GMTI的发展状况在20世纪70年代开始进行SAR/GMTI技术的研究；目前的几个研究方向无人机SAR/GMTI：典型的无人机SAR/GMTI系统有：HiSAR、Lynx、TESAR等。机载SAR/GMTI：典型的机载SAR/GMTI系统有：

APY-3、ASARS-2、APG-76、APY-6等。星载SAR/GMTI：研制中的星载SAR/GMTI系统有：RADARSAT-2、TERRASAR-X，分布式SAR/GMTI系统有：Techsat21、DiscoverⅡ、Cartwheel、COSMO/skymed、TanDEM-X等。

SAR/GMTI的发展状况在20世纪70年代开始进行SAR/SAR/GMTI的发展状况目前各国正加大投入，或者开发新的监视系统、或者对现有的系统进行升级、或者研制实验用机载SAR/GMTI对新的SAR/GMTI方法进行研究和实验。正在研制的SAR/GMTI系统有：通用原子公司的APY-8、英国的ASTOR、桑迪亚公司的MiniSAR、德国的MiSAR、北约的SOSTAR-X等。正在升级的SAR/GMTI系统有：JSTAR、ASARS-2、GlobalHawk等。实验用机载SAR/GMTI系统有：NASA/JPL的双频双基线AIRSAR、加拿大的CV580-SAR和XWEAR、德国的AER-II、E-SAR和PAMIR、法国的RAMSES等。SAR/GMTI的发展状况目前各国正加大投入，或者开发新的监SAR/GMTI的发展趋势小型化:随着对无人机需求得增加，对小型SAR的需求在增加，通用原子公司的APY-8仅重39kg,桑迪亚公司的MiniSAR仅重14kg，德国的MiSAR更是仅有4kg。实时处理:目前几乎都有的SAR/GMTI系统都具有实时处理能力。多通道:由于多通道SAR/GMTI系统的优异性能，目前，APY-3、APY-6、APG-76等系统都采用基于DPCA的多通道SAR/GMTI，随着ATI技术和STAP技术正日趋成熟，多通道SAR/GMTI系统的应用将更加广泛。多平台信息融合:美国已经启动了多平台雷达技术改进计划，利用多平台进行信息融合，提高信息精度，并提出了“母鸡”与“小鸡”的概念。此外，美国还计划利用JSTAR、ASTOR、Horizon、P3进行多平台GMTI实验。SAR/GMTI的发展趋势小型化:随着对无人机需求得增加，对SAR/GMTI的发展趋势对空监视和对地监视融合:美国计划利用有源电子扫描阵列（AESA），将E8和E3的功能融合到一起，在单个平台上实现对空和对地监视。星载SAR/GMTI:星载SAR测绘带宽、可对全球任何地区进行全天候全天时的监视、生存能力强，所以星载SAR/GMTI也是一个研究的热点。双基或多基SAR/GMTI:由于双基或多多基系统具有生存能力强、可形成较长的基线、可获得多向散射信息等优势，双基或多基SAR/GMTI也是一个研究的热点。1996年美国空军启动了AASP（AdvancedAirborneSurveillanceProgram）计划，开发和演示机载双基多通道MTI技术，2003年法国和德国利用RAMSES和E-SAR进行了双基SAR/GMTI实验。博士学位论文答辩：混沌信号合成孔径雷达研究（第106页）SAR/GMTI的发展趋势对空监视和对地监视融合:美国计划利论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景SAR/GMTI的困难SAR的特点使SAR/GMTI困难平台运动：多普勒谱展宽高分辨（小天线宽波束）：多普勒谱宽PRF较低高数据率SAR/GMTI的任务去除杂波并检测运动目标运动目标参数估计运动目标重新成像SAR/GMTI的困难SAR的特点使SAR/GMTI困难目标运动对SAR图像的影响地面杂波与运动目标的回波特性不同使得常规SAR图像中运动目标产生方位位置偏移、散焦、模糊、距离走动、目标分裂等现象。

散焦目标运动引起的调频率误差为：目标运动引起的二次相位误差为：目标运动对SAR图像的影响地面杂波与运动目标的回波特性不同使目标运动对SAR图像的影响与聚焦深度的讨论相似，当时，目标运动引起的散焦可以忽略，那么多普勒调频率误差需满足：当和满足下式时散焦可忽略：

目标运动对SAR图像的影响与聚焦深度的讨论相似，当目标运动对SAR图像的影响模糊成像时，匹配滤波器的谱中心与动目标谱中心不匹配，只有部分运动目标的多普勒谱进入匹配滤波器，从而降低了目标的分辨率，引起模糊，原理如图所示。如果为运动目标的多普勒中心偏移与多普勒带宽之比，进入匹配滤波器的运动目标的谱只有，运动目标的方位分辨率变为原来的倍，幅度变为原来的倍，信干比（SIR）变为原来的倍。目标运动对SAR图像的影响模糊辨率，引起模糊，原理如图所示。目标运动对SAR图像的影响快速运动目标的方位多普勒偏移超过杂波带宽，被全部滤除，在常规SAR图像上将看不到运动目标。增加匹配滤波器带宽或者采用SPECAN成像算法方法可以降低运动目标的模糊，增加SAR/GMTI系统的信干比，使图像域DPCA和ATI可以同时检测慢速运动目标和快速运动目标。RD算法成像增加匹配滤波器带宽的RD算法成像SPECAN算法成像目标运动对SAR图像的影响快速运动目标的方位多普勒偏移超过杂增加匹配滤波器带宽和采用SPECAN成像的图像域DPCA和ATI检测快速运动目标采用普通RD算法成像增加带宽RD算法成像SPECAN算法成像运动目标多普勒中心偏移为128.6Hz，多普勒带宽为100Hz增加匹配滤波器带宽和采用SPECAN成像的图像域DPCA和A论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景单通道SAR/GMTI技术尽管单通道SAR/GMTI检测性能和参数估计精度都有限，但是单通道SAR/GMTI结构简单、技术要求不复杂、成本较低、易于实现，很多无人机SAR/GMTI都采用单通道。例如LynxSAR其分辨率可达0.1m，最小可检测速度达3m/s，定位精度达2m。

LynxSAR/GMTI图像

单通道SAR/GMTI技术尽管单通道SAR/GMTI检测性能自适应频域滤波SAR/GMTI

频域滤波法类似地面雷达所采用的MTD方法，根据目标回波的多普勒频率，构造带通滤波器组，即可抑制杂波，检测运动目标，然后估计运动目标的运动参数，并对其重新聚焦成像，最后将运动目标的图像叠加到静止目标的SAR图像上。（参考文献［132］）在机载SAR中，由于载机速度不均匀，载机姿态不稳定，天线扫面，以及地面杂波的起伏等因素，杂波谱中心和谱宽都是时变的。为了抑制这类时变杂波必须采用自适应MTI。

自适应频域滤波SAR/GMTI

自适应频域滤波SAR/GMTI处理框图自适应频域滤波SAR/GMTI处理框图自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节

⑴杂波谱中心与谱宽的估计首先利用惯导数据粗略估计杂波谱中心和谱宽俯仰角，方位角，俯仰角宽度，方位角宽度。在粗略估计的谱宽内进行杂波谱中心和谱宽的精确估计自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节

⑴杂波谱中心与谱自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节谱中心为：3dB谱宽为：（假设高斯功率谱）方位功率谱函数

由惯导粗估的谱宽

自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节谱中心为：方位功率谱函自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节⑵距离走动校正：运动目标的速度事先无法知道，对距离走动的校正非常困难，可通过降低分辨率，减小距离走动，但使得信杂比下降，给检测带来困难。本文提出在距离-多普勒域对每个匹配滤波器分别进行距离走动校正。原理：每个匹配滤波器的对应一个速度，那么可根据这个速度进行距离走动校正。距离走动两与多普勒频率的关系为：匹配滤波器的谱中心

方位调频率

自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节⑵距离走动校正：匹配滤自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节在出现盲速时，该距离走动校正方法失效，不能补偿的距离走动量为：R-D域距离走动轨迹

RCMC之前RCMC后

多普勒模糊数自适应频域滤波SAR/GMTI关键环节在出现盲速时，该距离走自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析CFAR检测性能采用CA-CFAR，检测性能曲线如图所示。自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析CFAR检测性能自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析速度检测范围定位精度：单目标情况下，该方案中最大多普勒中心估计误差为：。那么定位精度为：自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析速度检测范围自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析改善因子表示副瓣水平自适应频域滤波SAR/GMTI性能分析改善因子表示副瓣水平计算机仿真以电子所某SAR数据对算法进行验证，该数据为铁路附近的一块数据，有一火车正在通过。估计的杂波多普勒中心为234.6Hz，多普勒谱宽为370Hz，经频谱搬移后，设置三个带通匹配滤波器，进行自适应频域滤波，其中一个对静止场景进行成像，另外两个用于检测运动目标。计算机仿真以电子所某SAR数据对算法进行验证，该数据为铁路附计算机仿真计算机仿真论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景机载多通道SAR/GMTI原始数据模拟实际飞行实验数据：真实、成本高、不灵活。完全采用计算机仿真：成本低、灵活、运算量大、数据真实性低。国内难以获得真实的多通道SAR数据。提出两种基于真实单通道SAR数据的多通道SAR/GMTI原始数据模拟方法：节约成本、数据真实性高、动目标灵活可调。机载多通道SAR/GMTI原始数据模拟实际飞行实验数据：真实单通道SAR数据直接抽样法

真实单通道SAR数据加窗形成多个子孔径（杂波）计算机仿真获得多通道SAR运动目标数据。杂波数据与运动目标数据时域叠加。误差引入：前面获得的是完全满足DPCA条件的理想数据。实际中误差不可避免。应在这些数据中注入误差。MIT林肯实验室的R.W.Miller分析了误差因素在道数据间的去相关作用，给出了存在这些误差因素时通道数据的相关性数学模型。所以，可根据这些数学模型确定引入误差的大小。单通道SAR数据直接抽样法

真实单通道SAR数据加窗形成多个单通道SAR数据直接抽样法多通道SAR/GMTI原始数据模拟流程框图

单通道SAR数据直接抽样法多通道SAR/GMTI原始数据模拟单通道SAR数据直接抽样法单通道SAR图像

仿真的多通道SAR图像单通道SAR数据直接抽样法单通道SAR图像仿真的多通道SA驻点模拟法

驻点模拟法可以灵活的加入运动误差、接收机通道失配误差、天线方向图不一致等，而且驻点模拟法同样可以获得高真实度的多通道SAR杂波数据。高分辨率复SAR图像，获得分布场景的反射系数；尽管这样获得的反射系数与其真实值有一定误差，但还是较真实的反映了仿真场景的统计特性。根据多通道SAR回波模型，通过仿真获得具有真实杂波和运动目标的多通道SAR数据。驻点模拟法

驻点模拟法可以灵活的加入运动误差、接收机通道失配驻点模拟法驻点模拟处理框图驻点模拟法驻点模拟处理框图驻点模拟法惯导误差：要获得惯导误差的解析解非常困难，为了简单，这里用4阶龙格-库塔法解微分方程组，得到惯导误差的数值解。假设陀螺仪的零点漂移分别为和

,加速度计的零点漂移为纬度为，飞机速度为，俯仰和横滚误差为0。

驻点模拟法惯导误差：要获得惯导误差的解析解非常困难，为了简单驻点模拟法惯导误差和天线方向图

Y轴位置误差

偏航误差

天线方向图

X轴位置误差

驻点模拟法惯导误差和天线方向图Y偏天X驻点模拟法MovingTarget反射系数的相位分布

反射系数的幅度分布采用的高分辨率SAR图像

仿真的多通道SAR图像驻点模拟法MovingTarget反射反射采用仿真论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景基于DPCA的机载SAR/GMTI技术

DPCA是1953年通用电气公司提出，用于补偿平台运动引起的多普勒展宽，是一种典型的杂波抑制方法，是STAP的一个特例。国外DPCA技术已经比较成熟，采用DPCA技术的典型系统有：JSTAR（APY-3）、E-2C（APS-145）、P-3（APY-6）、F-4E（APG-76）等。另外，研制中的星载SAR：RADARSAT-2和TerraSAR-X也都采用了DPCA进行GMTI。国内相对落后，还未见基于DPCA的SAR/GMTI系统研制成功的报道，开展基于DPCA的机载SAR/GMTI技术的研究仍是有意义的。

基于DPCA的机载SAR/GMTI技术DPCA是1953三种DPCA算法处理流程

时域

DPCA

频域DPCA

图像域

DPCA

三种DPCA算法处理流程时域频域图像域时域DPCA时域DPCA频域DPCA频域DPCA图像域DPCA三种DPCA的关系

图像域DPCA三种DPCA的关系计算机仿真时域DPCA结果

频域DPCA结果

图像域DPCA结果

时域DPCA结果

频域DPCA结果

图像域DPCA结果

计算机仿真时域DPCA结果频域DPCA结果图像域DPC计算机仿真时域DPCA结果

频域DPCA结果

图像域DPCA结果

时域DPCA结果

频域DPCA结果

图像域DPCA结果

计算机仿真时域DPCA结果频域DPCA结果图像域DPCDPCA通道间相位差补偿方法

相位中心偏置引入的相位误差两个通道的杂波信号可表示为：DPCA通道间相位差补偿方法

相位中心偏置引入的相位误差匹配函数法补偿相位差如果两个通道采用不同的匹配滤波函数，可以补偿通道间的相位误差，即：三种补偿方法比较

相位补偿方法对PRF、基线长度和平台速度的要求运算量适用的DPCA算法延时法要求不增加三种DPCA算法都适用R-D域去斜坡不要求增加频域DPCA图像域DPCA匹配滤波函数法不要求少量增加图像域DPCA匹配函数法补偿相位差如果两个通道采用不同的匹配滤波函数，可频域DPCA性能距离向速度频域DPCA响应、改善因子和盲速：频域DPCA性能距离向速度频域DPCA响应、改善因子和盲速频域DPCA性能距离向速度频域DPCA响应

距离向速度频域DPCA改善因子

距离向速度频域DPCA改善因子

距离向DPCA盲速及目标幅度

频域DPCA性能距离向速度频域DPCA响应距离向速度频域D频域DPCA性能方位向速度频域DPCA响应、改善因子和盲速：频域DPCA性能方位向速度频域DPCA响应、改善因子和盲速频域DPCA性能方位向速度频域DPCA响应

方位向速度频域DPCA改善因子

方位向速度频域DPCA改善因子

方位向速度DPCA盲速及目标幅度

频域DPCA性能方位向速度频域DPCA响应方位向速度频域D频域DPCA性能距离向加速度频域DPCA响应、改善因子和盲速：频域DPCA性能距离向加速度频域DPCA响应、改善因子和盲频域DPCA性能距离向加速度频域DPCA响应

距离向加速度频域DPCA的改善因子

距离向加速度频域DPCA的改善因子

距离向加速度DPCA盲速及目标幅度

频域DPCA性能距离向加速度频域DPCA响应距离向加速度频频域DPCA性能方位向加速度频域DPCA响应方位向加速度频域DPCA响应

频域DPCA性能方位向加速度频域DPCA响应方位向加速度频域论文结构1.论文背景2.SAR/GMTI基本理论3.单通道SAR/GMTI技术4.多通道SAR/GMTI原始数据模拟5.基于DPCA的SAR/GMTI技术6.基于ATI的SAR/GMTI技术7.机载SAR/GMTI误差及误差补偿技术研究8.结束语论文结构1.论文背景基于ATI的机载SAR/GMTI技术

ATI技术首先由R.M.Goldstein和H.A.Zebker提出用于洋流测量，运用ATI技术检测地面运动目标潜力巨大。国外已有多套ATI-SAR系统，用于ATI-SAR地面运动目标检测的研究和实验，例如加拿大的CV-580SAR、德国的E-SAR和PAMIR、法国的RAMSE、美国NASA/JPL实验室的双频双基线ATI-SAR等。另外，研制中的星载SAR系统：RADARSAT-2、TerraSAR-X、COSMO-Skymed也都采用ATI技术检测地面运动目标。ATI对PRF、平台速度、基线长度的要求低（DPCA）ATI可长时间的相干积累，分辨率高，SCR低（STAP）ATI测洋流没有杂波的问题，整个洋流为一个速度相同的目标。ATI进行GMTI，存在杂波，运动目标为一些孤立的离散目标。基于ATI的机载SAR/GMTI技术ATI技术首先由R.ATI相位数学模型距离向速度ATI相位数学模型、MDV和盲速距离向速度的干涉相位

ATI相位数学模型距离向速度ATI相位数学模型、MDV和盲速ATI相位数学模型方位向速度ATI相位数学模型距离向加速度ATI相位数学模型方位向加速度ATI相位数学模型ATI相位数学模型方位向速度ATI相位数学模型ATI相位数学模型方位向速度的干涉相位

距离向加速度的干涉相位

距离向加速度的干涉相位

距离向速度和方位向速度的干涉相位

ATI相位数学模型方位距离距离距离杂波的ATI概率密度分布模型

杂波的ATI幅度和相位联合概率密度函数杂波的ATI相位概率密度函数杂波的ATI幅度概率密度函数

杂波的ATI概率密度分布模型杂波的ATI幅度和相位联合概率杂波的ATI幅度和相位联合分布图杂波ATI相位主要分布在0附近，ATI幅度越小，ATI相位波动越大，ATI幅度越大，ATI相位波动越小，当ATI幅度很大时，ATI相位集中在0处。相干系数越大ATI相位分布越平稳；多视处理使ATI的相位分布更为平稳。

,,

杂波的ATI幅度和相位联合分布图,,杂波的ATI相位分布图和幅度分布图杂波的ATI相位分布图和幅度分布图杂波的ATI相位方差和幅度均值、方差

杂波的ATI相位集中在零处，相关性为0时，ATI相位为均匀分布，相关性为1时，ATI相位为Dirac函数。随ATI处理视数的增加，杂波的ATI幅度分布越平稳，方差越小，并且均值趋近于相干系数。随相干系数的增加，杂波的ATI幅度分布越不平稳，方差越大。

杂波的ATI相位方差和幅度均值、方差杂波加运动目标的统计模型

杂波与运动目标往往混叠在一起，所以讨论杂波加运动目标的统计模型更有意义。

相关系数随运动目标干涉相位的增加而减小，随着SCR的增加有，干涉相位趋近于运动目标的干涉相位相关系数随运动目标干涉相位的变化曲线

干涉相位随SCR的变化曲线

杂波加运动目标的统计模型

杂波与运动目标往往混叠在一起，所以杂波加运动目标的ATI联合分布图

杂波加运动目标的ATI联合分布图杂波加运动目标的ATI相位分布图随着视数的增加，幅度和相位分布越平稳；随着相关系数的增加，相位分布越平稳，但是幅度分布越不平稳；这与仅有杂波的情况一致，只是相位均值改变，相位均值随着SCR的增加趋近于运动目标的干涉相位。杂波加运动目标的ATI相位分布图ATI检测性能

虚警概率随相位门限的变化曲线

不同SCR下，检测概率随相位门限的变化曲线

不同视数n，检测概率随相位门限的变化曲线

ATI检测性能

虚警概率随相位不同SCR下，检测概率不同ATI检测性能视数n12345678相位门限(rad)3.12992.90011.44860.82390.60990.50000.43130.3836视数n910111213141516相位门限(rad)0.34830.32090.29890.28070.26540.25230.24100.2310不同视数下，检测概率随SCR的变化

不同运动目标干涉相位下检测概率随SCR的变化

ATI检测性能视数n12345678相位门限(rad)3.ATI双门限检测

检测概率和虚警概率是一对矛盾，要增加检测概率，就要减小相位门限，使得虚警概率增加；要减小虚警概率，就要增加相位门限，使得检测概率减小，同时也增大了最小可检测速度（MDV）。利用幅度和相位两次门限检测就可以解决检测概率与虚警概率间的矛盾，称为双门限检测器。双门限检测器同时利用了相位信息和幅度信息提高了检测性能。ATI双门限检测器的检测概率和虚警概率：ATI双门限检测

检测概率和虚警概率是一对矛盾，要增加检测概ATI双门限检测视数n12345678相位门限3.12992.90010.61260.59800.54330.49170.45900.4300幅度门限0.13860.08410.60300.44570.40180.39000.36190.3481视数n910111213141516相位门限0.40040.37680.34810.32920.31240.30130.28720.2778幅度门限0.32000.31880.34880.36880.37880.37060.36120.3588虚警概率为10-5，双门限检测器的各视相位门限和幅度门限

ATI双门限检测视数n12345678相位门限3.1299ATI双门限检测不同视数下，检测概率随SCR的变化不同运动目标干涉相位下检测概率随SCR的变化

ATI双门限检测不同视数下，检测概率随SCR的变化不同运动目ATI速度估计方法

距离向速度估计方位向速度估计

本文提出剪切平均法和自聚焦相结合的方法估计方位向速度。原理是：检测到运动目标后，提取运动目标的复图像；将复图像