● 摘要
SAR-GMTI是合成孔径雷达领域中一个非常活跃的研究热点，在军事和民用领域的有巨大的应用前景。目前，发达国家都在大力发展运动目标检测和成像技术，积极研制不同功能的SAR-GMTI系统，努力寻求各种检测性能好的实用SAR-GMTI技术。SAR-GMTI技术可以分为单通道和多通道方法。单通道检测方法没有抑制杂波，通常要求输入信杂噪比（SCNR）和距离向速度较高，因此难以检测弱而且慢的目标。多通道方法能够利用杂波的空时耦合关系有效地抑制杂波，保留动目标信息，检测性能大大优于单通道系统，因此成为本文研究的主要内容。本文的主要贡献和创新总结如下：1、深入研究了采用DPCA技术实现运动目标检测和参数估计的基本原理，从CFAR检测数据域上总结出了四类DPCA方法，并简要定性比较了它们的性能；在详细介绍图像域DPCA方法的同时，针对部分文献在两通道DPCA方法能否估计运动参数的分歧进行了分析，指出在 较大时两通道也能估计目标的运动参数；通过研究系统误差对检测性能的影响，得到了DPCA性能对通道幅相误差和速度失配比较敏感的结论，在实际应用中应该加以补偿。针对常规DPCA方法不能检测具有不同的方位向位置和距离向速度却成像在同一分辨单元的多个运动目标的不足，提出了一种基于高分辨分析（MUSIC）和DPCA相结合的三通道SAR-GMTI方法，并与传统的三通道DPCA方法进行了比较，两组仿真实验表明本文方法的检测和估计性能优于传统方法。此外，采用真实数据对两通道图像域DPCA方法进行了仿真验证；研究了DPCA方法的盲速，提出了采用多频和非均匀间隔天线阵来改善盲速性能。2、深入研究了基于ATI的SAR-GMTI检测技术，深入研究了ATI的幅度和相位统计特性；详细介绍和分析了ATI相关系数和等效系数的估计方法；详细介绍和分析了双通道复图像域ATI检测方法；详细分析和介绍了ATI方法的检测性能和抗幅相误差性能。针对传统三通道ATI方法在动目标方位向速度较大时检测性能下降的不足，提出了一种基于修正离散Chirp-Fourier变换和DPCA的三通道ATI方法，该方法采用DPCA抑制杂波，在消去平台速度带来的影响后，用MDCFT补偿运动目标方位向速度带来的散焦，然后再用ATI方法检测和估计运动参数。由于DPCA能够较好的消去杂波，该方法能够在SCNR很低的情况下检测弱目标；MDCFT能够在方位向速度较大对目标进行聚焦，因此该方法检测和估计性能优于传统三通道ATI方法。最后通过仿真比较证明本文方法的有效性。3、深入研究了空时自适应信号处理原理和Ender提出的基于多普勒域降维STAP的多通道SAR-GMTI理论；总结了STAP在预警机雷达和合成孔径雷达应用上的区别；详细推导了SAR体制下基于多普勒域STAP的杂波抑制公式，得到了杂波抑制后的输出为chirp信号的结论；详细研究了多普勒域降维STAP的SAR-GMTI方法的性能，推导了该方法的输出信杂噪比和增益因子，得到了通道数越多，杂波抑制能力越强，检测概率越大的结论；详细比较了DPCA和STAP方法在SAR-GMTI应用上的性能，得到了STAP优于DPCA方法的结论，有利于实际工程应用中在DPCA和STAP方法中做出合理选择。4、提出了基于Dechirp和STAP的SAR-GMTI方法，该方法的计算复杂度相比全空时STAP方法大大下降，具有较高的实际应用价值。5、针对基于Dechirp和STAP的SAR-GMTI方法在方位向速度较大时检测性能下降的不足，提出了基于FrFT和多普勒域降维STAP的SAR-GMTI方法，该方法采用FrFT完全补偿了目标的方位向速度，因此检测和运动参数估计性能大大提高。