空天基MIMO-SAR地面运动目标探测方法研究

Aiming at the urgent demands on ground moving target probing techniques for MIMO-SAR, some researches on moving target signal modelling, moving target detection, moving target velocity and position estimation, moving target imaging and equivalent non-uniform array error compensation will be given in this application project by using the high degree of freedom in MIMO-SAR obtained from multiple waveforms and multiple channels. For moving target signal modelling, we will propose corresponding signal model for different system mode. For moving target detection, we will propose adaptive clutter and noise suppression methods in MIMO-SAR to improve moving target detection performance. For moving target velocity and position estimation, we will propose effective parameter estimation and ambiguity resolved methods for real velocity and position parameters. For moving target imaging, we will propose high precision imaging methods based on the parametric model of moving target. For equivalent non-uniform array error, we will propose novel compensation methods in MIMO-SAR. These researches in this application project will lay a foundation on moving target signal processing theory and algorithms for new MIMO-SAR, and they have great theoretical significance and broad aspect of engineering applications.

针对新体制多输入多输出合成孔径雷达（MIMO-SAR）对地面运动目标探测方法提出的迫切需求，本项目利用MIMO-SAR多波形和多通道所获取的高系统自由度优势，系统深入地开展MIMO-SAR的运动目标信号建模、运动目标检测、运动目标测速及定位、运动目标成像和非均匀等效阵列误差补偿五方面研究。在运动目标信号建模中，提出MIMO-SAR不同工作模式下的各信号模型。在运动目标检测中，提出适用于MIMO-SAR的自适应杂波和噪声抑制方法，提高运动目标检测性能。在运动目标测速及定位中，提出稳健高效的测速、定位和解速度及定位模糊方法。在运动目标成像中，基于参数化模型提出运动目标的高精度成像方法。在非均匀等效阵列误差补偿中，提出有效的补偿方法。本项目的开展将为新体制MIMO-SAR地面运动目标信号处理关键技术奠定理论和算法基础，在理论价值和应用前景等方面具有重要意义和必要性。

对地面运动目标的探测是SAR的一个重要功能需求，但是传统SAR系统自由度有限，从而限制了运动目标的探测性能。而新体制MIMO-SAR成像雷达由于融合了MIMO雷达与SAR的各自特点，能够充分发挥收发阵列多阵元的优势，进一步提高系统自由度。基于此，本项目针对MIMO-SAR对地面运动目标探测的迫切需求，利用MIMO-SAR多波形和多通道所获取的高系统自由度优势，系统深入地开展了MIMO-SAR的运动目标信号建模、运动目标检测、运动目标测速及定位、运动目标成像、非均匀等效阵列误差补偿，以及波形设计与分离问题的研究。研究表明，与传统SAR运动目标信号模型相区别，项目中构建的MIMO-SAR等效通道运动目标信号模型，会带来运动目标方位像的“假峰效应”和运动目标的“等效微动效应”。其次，MIMO-SAR不仅可利用等效通道维数的扩展，提升运动目标单一性能指标，而且还可通过功能复合设计，实现对宽测绘带内运动目标检测、参数估计及高分辨率成像的一体化探测。此外，通过宽带混合编码波形优化与接收滤波器设计，可以有效降低波形互相关对MIMO-SAR目标探测的影响。本项目为新体制MIMO-SAR的地面运动目标信号模型分析及探测方法运用提供了一定理论依据。