基于SAR成像+寻的双模动目标判别方法

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2025.05.016

摘要/Abstract

摘要：

SAR成像可以精确定位静止目标，但对于运动目标会因多普勒频率导致几何位置偏移。利用动目标SAR成像这一特点，结合寻的测量定位结果，对比二者测量结果，从原理上推导出运动目标判别方法，为机载、弹载等观测时间短、体积小的目标识别系统提供了一种仅发射单一LFM波判别目标是否运动的方法，为后续对抗无源欺骗干扰（角反、箔条）打下基础。建立了雷达对水面目标观测的SAR成像模型，分析了SAR成像机理；阐述了雷达寻的模式与SAR成像模式下对动目标位置测量效果的差异，并推导出利用该差异识别运动目标的方法；仿真结果表明新方法能够在有限图幅数条件下表现出良好探测效果。

关键词: 合成孔径雷达, （SAR）, 寻的雷达, 动目标检测, 目标识别, 多模复合制导

Abstract:

Synthetic aperture radar （SAR） imaging can accurately locate the static target， but for moving targets， the geometric position is offset due to the Doppler frequency. This paper， by exploiting this characteristic of SAR imaging for moving targets and combining it with homing measurement and positioning results， derived a moving target discrimination method in principle by comparing the two measurement results. The method provides airborne and missile-borne target recognition systems with short observation time and compact configuration to discriminate whether a target is moving by transmitting only a single LFM waveform and lays the foundation for countering passive deception jamming， such as corner reflectors and chaff. In this paper， the SAR imaging model for radar observation of sea surface targets was established， and the mechanism of SAR imaging was analyzed. Then， the differences in target position measurements between radar homing mode and SAR imaging mode were described， and a method for recognizing moving targets based on these differences was deduced. Simulation results show that the proposed method exhibits good detection performance under the condition of a limited number of image frames.

Key words: synthetic aperture radar, （SAR）, homing radar, moving target detection, target recognition, multi-mode composite guidance

中图分类号:

TN953+.5

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图/表 13

图1 雷达观测模型

Fig. 1 Radar observation model

图2 目标点方位向偏移

Fig. 2 Azimuth offset off the target

图3 几何校正前成像结果

Fig.3 Imaging results before geometry correction

图4 几何校正后成像结果

Fig.4 Imaging results after geometry correction

图5 仿真流程

Fig.5 Simulation process

表1 仿真参数设置

Table1 Simulation parameter settings

参数	值	参数	值
电磁波传播速度/（m·s^-1）	$3 × 108$	目标照射时间/s	3.4
距离向调频率/（MHz·s^-1）	$10 × 10 - 6$	雷达工作波长/m	0.032
发射脉冲时宽/ $μ s$	10	天线长度/m	1
载频/GHz	9.6	方位向调频率/（Hz· s^-1）	131
场景中心斜距/m	20 000	目标点1初始坐标/m	（9 950，17 270）
雷达有效速度/（m·s^-1）	250	目标点2初始坐标/m	（10 050，17 270）
雷达高度/m	10 000	目标点3初始坐标/m	（9 950，17 370）
发射脉冲时宽/ $μ s$	10	目标4初始坐标/m	（10 050，17 370）
信号带宽/MHz	100	目标点2初始速度/（m· s^-1）	10

表1 仿真参数设置

Table1 Simulation parameter settings

参数	值	参数	值
电磁波传播速度/（m·s^-1）	$3 × 108$	目标照射时间/s	3.4
距离向调频率/（MHz·s^-1）	$10 × 10 - 6$	雷达工作波长/m	0.032
发射脉冲时宽/ $μ s$	10	天线长度/m	1
载频/GHz	9.6	方位向调频率/（Hz· s^-1）	131
场景中心斜距/m	20 000	目标点1初始坐标/m	（9 950，17 270）
雷达有效速度/（m·s^-1）	250	目标点2初始坐标/m	（10 050，17 270）
雷达高度/m	10 000	目标点3初始坐标/m	（9 950，17 370）
发射脉冲时宽/ $μ s$	10	目标4初始坐标/m	（10 050，17 370）
信号带宽/MHz	100	目标点2初始速度/（m· s^-1）	10

图6 目标静止成像结果

Fig. 6 Imaging results when the targets are at rest

图7 目标2运动

Fig. 7 Imaging results when the target 2 is moving

表2 目标不同径向速度下目标运动状态判别准确率

Table 2 Target motion status discrimination accuracy at different radial velocities of the target

径向速度/（m· s^-1）	准确率/%
0.5	44.8
1	57.4
2	78.8
5	83.8
12	90.0
15	93.6

图8 舰船目标后向散射仿真

Fig. 8 Backscatter simulation of ship targets

图9 角反干扰后向散射仿真

Fig. 9 Backscatter simulation of angular reflection interference

表3 不同阈值下目标及干扰判别准确率

Table 3 Accuracy of target and interference discrimination at different thresholds

阈值/（°）	舰船目标判别准确率/%	角反判别准确率/%
0.323	94.0	77.5
0.400	78.8	87.8
0.500	64.6	96.2
0.623	55.6	98.2
0.700	43.0	98.6
0.900	14.6	99.2

表4 不同判别方法的时间复杂度

Table 4 Time complexity of different discrimination methods

判别方法	时间复杂度
SAR成像帧差法	$O N · N a · l b N a + N · N r · l b N r$
SAR成像背景差法	$O N · N a · l b N a + N · N r · l o g 2 (N r)$
SAR成像+寻的双模判别法	$O N a · l b N a + N r · l o g 2 (N r)$

表4 不同判别方法的时间复杂度

Table 4 Time complexity of different discrimination methods

判别方法	时间复杂度
SAR成像帧差法	$O N · N a · l b N a + N · N r · l b N r$
SAR成像背景差法	$O N · N a · l b N a + N · N r · l o g 2 (N r)$
SAR成像+寻的双模判别法	$O N a · l b N a + N r · l o g 2 (N r)$

参考文献 15

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