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基于GNSS的无源双基地雷达地面动目标成像方法研究

唐涛 王鹏波 陈杰 周新凯 曾虹程

唐涛, 王鹏波, 陈杰, 周新凯, 曾虹程. 基于GNSS的无源双基地雷达地面动目标成像方法研究[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 24-32. doi: 10.12265/j.gnss.2023042
引用本文: 唐涛, 王鹏波, 陈杰, 周新凯, 曾虹程. 基于GNSS的无源双基地雷达地面动目标成像方法研究[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 24-32. doi: 10.12265/j.gnss.2023042
TANG Tao, WANG Pengbo, CHEN Jie, ZHOU Xinkai, ZENG Hongcheng. Ground moving target imaging method study using GNSS-based passive bistatic radar[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 24-32. doi: 10.12265/j.gnss.2023042
Citation: TANG Tao, WANG Pengbo, CHEN Jie, ZHOU Xinkai, ZENG Hongcheng. Ground moving target imaging method study using GNSS-based passive bistatic radar[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 24-32. doi: 10.12265/j.gnss.2023042

基于GNSS的无源双基地雷达地面动目标成像方法研究

doi: 10.12265/j.gnss.2023042
基金项目: 北京市自然科学基金(4222006);国家自然科学基金(62101014)
详细信息
    作者简介:

    唐涛:(1996—),男,博士,研究方向为无源雷达信号处理技术等

    王鹏波:(1979—),男,博士,副教授,研究方向为星载SAR仿真与成像技术、无源雷达信号处理技术等

    陈杰:(1973—),男,博士,教授,研究方向为星载SAR仿真与成像技术、无源雷达信号处理技术等

    周新凯:(1992—),男,博士,研究方向为无源雷达信号处理技术等

    曾虹程:(1989—),男,博士,副教授,研究方向为星载SAR仿真与成像技术、无源雷达信号处理技术等

    通信作者:

    王鹏波 E-mail: wangpb7966@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: P228.4;TP721

Ground moving target imaging method study using GNSS-based passive bistatic radar

  • 摘要: 基于全球卫星导航系统(GNSS)的无源双基地雷达是一种极具潜力的天基雷达系统,具有功耗低、隐蔽性好等优点. 但由于信号功率密度低,需要通过长时间积累提升目标信噪比(SNR),而目标运动会造成距离徙动和多普勒扩散,传统的脉冲多普勒雷达处理方法不再适用. 针对此问题,本文提出一种基于拉东傅里叶变换的动目标成像方法. 首先通过在传统拉东傅里叶变换中增加去多普勒调频率补偿因子,联合搜索并估计动目标的三维参数,然后通过参数补偿实现目标在距离多普勒域的聚焦成像. 该方法既考虑了多普勒相位调制的影响,又在距离频域快速部署实现,可以达到比传统方法更好的聚焦效果. 最后基于GPS卫星照射源的实测实验对所提方法的性能进行了验证.

     

  • 图  1  系统场景示意图

    图  2  双通道信号预处理流程

    图  3  三维参数空间动目标参数解算

    图  4  基于RFT的动目标成像流程

    图  5  基于GNSS的无源双基地雷达汽车探测示意图

    图  6  实测实验现场及设备照片

    图  7  实验时刻GPS星空图(PRN1被选择)

    图  8  直射通道卫星捕获列表

    图  9  经过卫星运动补偿后的距离脉冲压缩结果

    图  10  传统处理算法得到的动目标距离多普勒域成像结果

    图  11  经过4 s相干积累处理的峰值处二维切面

    图  12  经过参数补偿后的动目标距离多普勒域成像结果

    图  13  本文提出的方法处理前后动目标二维剖面对比

    表  1  实测实验参数设置

    参数取值参数取值
    信号源GPS L5卫星PRN 1
    载频1 176.45 MHz等效PRF1 000 Hz
    系统采样率62 MHz信号带宽10.23 MHz
    天线增益10 dBi积累时长4 s
    下载: 导出CSV
  • [1] KUSCHEL H, CRISTALLINI D, OLSEN K E. Tutorial: passive radar tutorial[J]. IEEE aerospace and electronic systems magazine, 2019, 34(2): 2-19. DOI: 10.1109/MAES.2018.160146
    [2] 杨东凯, 李晓辉, 王峰. GNSS反射信号海洋遥感应用现状分析[J]. 无线电工程, 2019, 49(10): 843-848.
    [3] 刘原华, 何孟然, 牛新亮. GNSS-R海面风速反演技术研究[J]. 全球定位系统, 2020, 45(2): 55-59.
    [4] 严颂华, 龚健雅, 张训械, 等. GNSS-R测量地表土壤湿度的地基实验[J]. 地球物理学报, 2011, 54(11): 2735-2744.
    [5] 范学祯, 刘飞峰, 张天, 等. 基于北斗导航卫星的BiSAR大场景成像[J]. 信号处理, 2017, 33(4): 546-550.
    [6] 田卫明, 曾涛, 胡程. 基于导航信号的BiSAR成像技术[J]. 雷达学报, 2013, 2(1): 39-45.
    [7] CHERNIAKOV M, SAINI R, ZUO R, et al. Space-surface bistatic synthetic aperture radar with global navigation satellite system transmitter of opportunity-experimental results[J]. IET radar, sonar & navigation, 2007, 6(1): 447-458. DOI: 10.1049/iet-rsn:20060172
    [8] 李中余, 黄川, 武俊杰, 等. 基于GNSS的无源雷达海面目标检测技术综述[J]. 雷达科学与技术, 2020, 18(4): 404-416.
    [9] 王博, 朱云龙, 高超群, 等. GNSS-R双基SAR运动目标成像技术探讨[J]. 导航定位学报, 2019, 7(1): 59-64.
    [10] MA H, ANTONIOU M, PASTINA D, et al. Maritime moving target indication using passive GNSS-based bistatic radar[J]. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 2018, 54(1): 115-130. DOI: 10.1109/TAES.2017.2739900
    [11] PIERALICE F, SANTI F, PASTINA D, et al. GNSS-based passive radar for maritime surveillance: long integration time MTI technique[C]//IEEE Radar Conference (RadarConf), 2017.
    [12] 何振宇, 杨扬, 陈武, 等. 基于GPS-R的双基地SAR移动目标成像方法研究[J]. 遥感学报, 2022, 26(12): 2555-2567.
    [13] XU J, YU J, PENG Y N, XIA X G, et al. Radon-Fourier transform for radar target detection, I: generalized doppler filter bank[J]. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 2011, 47(2): 1186-1202. DOI: 10.1109/TAES.2011.5751251
    [14] XU J, XIA X G, PENG S B, et al. Radar maneuvering target motion estimation based on generalized Radon-Fourier transform[J]. IEEE transactions on signal processing, 2012, 60(12): 6190-6201. DOI: 10.1109/TSP.2012.2217137
    [15] XU J, ZHOU X, QIAN L C, et al. Hybrid integration for highly maneuvering radar target detection based on generalized radon-fourier transform[J]. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 2016, 52(5): 2554-2561. DOI: 10.1109/TAES.2016.150076
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  • 收稿日期:  2023-03-13

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