影響SAR—GMTI系統(tǒng)性能的各種誤差因素及校正方法分析

多通道地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的性能取決于通道間的相干性，多種誤差的存在勢(shì)必對(duì)其造成影響。分析了各種誤差因素對(duì)SAR-GMTI系統(tǒng)的影響以及相應(yīng)的誤差校正方法，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了分析的正確性和方法的有效性。

【關(guān)鍵詞】地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè) 通道誤差 誤差校正

1 引言

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的SAR-GMTI工作模式可在場(chǎng)景成像的同時(shí)監(jiān)視運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并顯著改善對(duì)遠(yuǎn)程低空和地面慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的探測(cè)性能，能夠?qū)?zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行早期預(yù)警，對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的成敗起著至關(guān)重要的作用。

對(duì)于實(shí)際的多通道SAR-GMTI系統(tǒng)，誤差的存在是不可避免的。天線方向圖不一致、天線相位中心間距的誤差、通道特性不一致等因素均會(huì)導(dǎo)致通道間雜波對(duì)消剩余增加、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)概率降低、動(dòng)目標(biāo)定位誤差增大等結(jié)果，直接影響SAR-GMTI系統(tǒng)的性能。

常規(guī)的SAR-GMTI方法主要有相位中心偏置天線技術(shù)（DPCA）、空時(shí)自適應(yīng)處理技術(shù)和沿跡干涉技術(shù)（ATI）等，如果在雜波對(duì)消時(shí)采用了自適應(yīng)的處理技術(shù)，是可以在一定程度上抵消一部分誤差的影響，但并不能完全消除所有誤差。文[8]提出了一種對(duì)圖像配準(zhǔn)誤差穩(wěn)健的地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法，但在存在空域誤差情況下，該方法的性能將下降。文[9]提出了一種基于多通道SAR-GMTI系統(tǒng)通道均衡技術(shù)，但在存在基線測(cè)量誤差情況下，該方法的定位精度將下降，因此需要對(duì)影響SAR-GMTI系統(tǒng)性能的所有誤差均進(jìn)行校正。本文詳細(xì)分析了影響SAR-GMTI系統(tǒng)性能的各種誤差因素，并給出了相應(yīng)的誤差估計(jì)和校正方法，最后通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了分析的正確性和方法的有效性。

2 影響SAR-GMTI的誤差因素

2.1 帶內(nèi)頻率響應(yīng)誤差

帶內(nèi)誤差指接收機(jī)的頻率響應(yīng)誤差，在雷達(dá)接收機(jī)中，含有濾波器、放大器、混頻器等子設(shè)備，其中任意一種子設(shè)備的誤差均會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)的頻率響應(yīng)誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)處理的回波信號(hào)與理想的回波信號(hào)之間存在偏差。

帶內(nèi)頻率響應(yīng)誤差的存在主要影響距離向線性調(diào)頻函數(shù)脈壓的結(jié)果，可能會(huì)造成回波間相干系數(shù)的下降，影響動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能。該誤差可以通過(guò)內(nèi)定標(biāo)的方法較容易的進(jìn)行補(bǔ)償，此文不做詳細(xì)論述。

2.2 通道間幅度/相位誤差

對(duì)于多通道GMTI系統(tǒng)，通道間的性能差異將導(dǎo)致通道間的頻率響應(yīng)誤差，影響不同通道間回波數(shù)據(jù)的相干性，因此通道間的幅度/相位誤差將直接影響GMTI的性能，且該誤差在眾多誤差因素中是影響最大的，必須進(jìn)行均衡處理。

4 仿真結(jié)果

利用某機(jī)載雷達(dá)四通道的SAR-GMTI實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)第三節(jié)的誤差估計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證。其主要參數(shù)為，X波段，載機(jī)速度108m/s，作用距離30km，圖1給出了誤差校正前后通道1和通道2的對(duì)消殘差圖，仿真中使用的是雜波對(duì)消干涉（CSI）方法。圖2給出了誤差校正前、后動(dòng)目標(biāo)重新定位的結(jié)果圖。從圖中可以看出，不進(jìn)行誤差校正而直接進(jìn)行雜波對(duì)消和動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)處理時(shí)，存在方位向散焦、雜波剩余增加、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)概率降低、虛警概率增加、定位精度下降等現(xiàn)象。而對(duì)所有誤差進(jìn)行校正后，相應(yīng)的性能有了很大提高，從圖2（b）中可以看出，動(dòng)目標(biāo)大部分定位在了道路的附近。其中誤差校正方法為上節(jié)介紹的方法，在實(shí)際應(yīng)用中，可以將不同誤差的校正過(guò)程合并以減少運(yùn)算量，具體合并方法不在本文論述。

5 結(jié)論

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，實(shí)際系統(tǒng)中各種誤差因素的存在不可避免，且常規(guī)的多通道SAR-GMTI方法均不同程度的受誤差的影響而降低動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能。對(duì)各種誤差因素分別采用有效的方法進(jìn)行校正后，系統(tǒng)性能可以得到很大提高。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了方法的有效性。

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作者簡(jiǎn)介

劉穎（1979-），女。博士學(xué)位?，F(xiàn)為南京電子技術(shù)研究所高級(jí)工程師，主要從事運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、SAR成像、天基預(yù)警等方面的研究。

作者單位

南京電子技術(shù)研究所 江蘇省南京市 210039