基于星载多基线GNSS-S三维成像雷达系统的动目标探测方法与流程

本发明涉及电子信息行业雷达，尤其涉及一种基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法。

背景技术：

1、合成孔径雷达(synthetic aperture radar,sar)作为一种高分辨成像雷达，在地形勘测、气候变化监测、森林反演以及城市环境测绘等方面具有重要的应用价值。由于sar能够获取丰富的遥感信息，并且具有全天时、全天候、多波段、可穿透等特性，对于sar高精度成像的研究工作也在不断地开展和推进。随着sar成像技术应用范围和涉及的领域越来越广泛，对于目标场景的三维成像的需求也越来越多。场景的三维sar成像结果不仅能够更直观反映目标场景的高程信息，而且有利于解决传统二维sar中出现的“叠掩效应”，使得获取的场景信息更加丰富。其中，多基线干涉sar作为主要的三维sar成像技术之一，主要利用不同高度航过形成高度维虚拟大孔径，从而获取高度维分辨，再结合传统sar二维成像能力实现观测场景的三维成像。

2、但是该类主动多基线干涉sar系统在对目标进行探测成像时，由于需要主动发射信号以及信号源个数少，因此系统硬件成本高、在轨工作时间长、获取探测目标信息维度低。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，无需发射信号以及信号发射源多，具有成本低、在轨工作时间长、获取探测目标信息丰富等优点。

2、为实现上述发明目的，本发明提供一种基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、利用m颗卫星的gnss-s载荷接收导航信号以及散射信号；

4、步骤s2、根据直达信号对散射信号进行捕获跟踪，并将一维连续信号分割为多道一维回波信号；

5、步骤s3、利用运动目标速度智能搜索方法提取目标速度信息，并进行三维bp成像，输出多幅三维图像；

6、步骤s4、利用所述多幅三维图像，完成运动目标细检测，输出探测目标速度、位置、类别。

7、根据本发明的一个技术方案，所述步骤s2中，具体包括：

8、步骤s21、根据直达信号提供的多普勒频率和参考码对散射信号进行捕获跟踪；

9、步骤s22、将一维连续的散射信号分割为多道回波信号，分割后的回波信号时间长度为1ms。

10、根据本发明的一个技术方案，所述步骤s3中，具体包括：

11、步骤s31、根据所述一维回波信号的信噪比判别探测区域是否有运动目标，若是，则执行步骤s32，若否，则持续进行判别；

12、步骤s32、基于多道一维回波信号的判别结果，利用运动目标速度智能搜索方法，根据目标距离像一致性搜索运动目标速度矢量；

13、步骤s33、对探测区域划分三维网格，进行三维贝叶斯投影成像，输出多幅三维图像。

14、根据本发明的一个技术方案，所述步骤s4中，具体包括：

15、步骤s41、对多幅三维图像进行非相干叠加，完成多源信息融合；

16、步骤s42、利用融合后的三维图像计算探测目标位置和探测目标类别识别，输出探测目标速度、位置、类别。

17、根据本发明的一个技术方案，所述步骤s31中，具体包括：

18、判断所述一维回波信号的信噪比是否大于预设阈值，若大于，则认为探测区域有运动目标执行步骤s32，若不大于，则继续对分割后的回波信号进行检测判别。

19、根据本发明的一个技术方案，所述步骤s32中，具体包括：

20、基于当前时刻和下一时刻所述运动目标在多源回波中的位置，计算运动目标在两个时刻件的位置矢量在不同几何构型下的速度投影vi，以多道一维回波信号对应的多个速度投影vi形成的速度投影组，以速度投影组和几何构型作为标准，搜索运动目标速度矢量。

21、根据本发明的一个方面，提出了一种基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测系统，包括：

22、星载多基线gnss-s三维成像雷达系统，配置有星载gnss-s载荷，用于接收导航信号以及多极化散射信号；

23、跟踪模块，用于根据直达信号对散射信号进行捕获跟踪；

24、预处理模块，用于将一维连续信号分割为多道一维回波信号；

25、处理模块，用于利用运动目标速度智能搜索方法提取目标速度信息，并进行三维bp成像，输出多幅三维图像；

26、所述处理模块还用于利用所述多幅三维图像，完成运动目标细检测，输出探测目标速度、位置、类别。

27、根据本发明的一个技术方案，所述星载多基线gnss-s三维成像雷达系统包括m颗卫星，一颗主卫星，m-1颗从卫星，m颗卫星组成编队飞行，构成干涉基线，从而用于提供探测目标的高度信息。

28、根据本发明的一个技术方案，所述主卫星至少具有对地安装的接收舰船目标散射信号的相控阵天线、对天安装的接收导航卫星直达信号的天线、用于卫星之间数据交互的天线和用于进行星地信息交互的天线。

29、根据本发明的一个技术方案，任一所述从卫星至少具有对地安装的接收舰船目标散射信号的相控阵天线、对天安装的接收导航卫星直达信号的天线和用于卫星之间数据交互的天线。

30、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

31、本发明提出了一种基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，通过多颗卫星搭载gnss-s载荷接收运动目标的多源回波信号，以编队方式飞行从而构成干涉基线，以此来实现对探测目标的三维成像，利用多源一维回波信号进行运动目标速度智能搜索方法，在探测目标成像前实现了速度估计，从而可以利用运动补偿实现探测运动目标的高质量成像。

32、相比于传统基于主动sar的三维成像雷达系统，本发明的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，无需发射信号以及信号发射源多，使得获取探测目标信息更丰富、功耗低、硬件成本小，从而为星载雷达系统的小型化、轻量化、集成化、芯片化、实用化奠定了基础。

技术特征：

1.一种基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，其特征在于，所述步骤s2中，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，其特征在于，所述步骤s3中，具体包括：

4.根据权利要求3所述的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，其特征在于，所述步骤s4中，具体包括：

5.根据权利要求3所述的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，其特征在于，所述步骤s31中，具体包括：

6.根据权利要求3所述的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测方法，其特征在于，所述步骤s32中，具体包括：

7.一种基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测系统，其特征在于，所述星载多基线gnss-s三维成像雷达系统包括m颗卫星，一颗主卫星，m-1颗从卫星，m颗卫星组成编队飞行，构成干涉基线，从而用于提供探测目标的高度信息。

9.根据权利要求8所述的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测系统，其特征在于，所述主卫星至少具有对地安装的接收舰船目标散射信号的相控阵天线、对天安装的接收导航卫星直达信号的天线、用于卫星之间数据交互的天线和用于进行星地信息交互的天线。

10.根据权利要求8或9所述的基于星载多基线gnss-s三维成像雷达系统的动目标探测系统，其特征在于，任一所述从卫星至少具有对地安装的接收舰船目标散射信号的相控阵天线、对天安装的接收导航卫星直达信号的天线和用于卫星之间数据交互的天线。

技术总结本发明涉及一种基于星载多基线GNSS‑S三维成像雷达系统的动目标探测方法，包括：利用M颗卫星的GNSS‑S载荷接收导航信号以及散射信号；根据直达信号对散射信号进行捕获跟踪，并将一维连续信号分割为多道一维回波信号；利用运动目标速度智能搜索方法提取目标速度信息，并进行三维BP成像，输出多幅三维图像；利用所述多幅三维图像，完成运动目标细检测，输出探测目标速度、位置、类别。本发明，无需发射信号以及信号发射源多，使得获取探测目标信息更丰富、功耗低、硬件成本小，从而为星载雷达系统的小型化、轻量化、集成化、芯片化、实用化奠定了基础。技术研发人员：张闯,夏正欢,庞岳,赵志龙,刘新,薛长虎,张涛,高文宁,张瑶,张莹,岳富占,金世超受保护的技术使用者：北京卫星信息工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/4