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地面运动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI)技术与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)相结合,能够在对静止场景成像的同时,实现运动目标的检测、成像、定位和跟踪,在军用和民用领域都有着非常广泛的应用。而高分辨率宽测绘带(High-Resolution Wide-Swath, HRWS)是SAR发展的重要方向之一,高分辨率可以提供更精细的目标特征,宽测绘带可以提供更广阔的场景信息。除了成像功能,未来HRWS SAR的另一个重要功能是GMTI。 基于以上背景,本论文主要针对SAR GMTI技术中的关键问题进行了研究,包括以下两部分内容:条带SAR GMTI模式的快速运动目标成像和HRWS GMTI模式的运动目标检测,并针对每一部分内容提出了有效的解决方法。本论文的主要工作及创新性成果体现在以下几个方面: (1)通过分析快速运动目标回波信号的特征,提出了一种基于Radon变换和BiDi技术的快速运动目标参数估计与成像方法。该方法通过近似补偿方位三次相位,解决了快速运动目标的方位旁瓣不对称问题。此外,针对方位向速度估计运算量较大的问题,该方法通过构建类似BiDi SAR体制的前向和向后数据,将方位向速度的估计转换为前向和后向图像的方位位置偏移量的计算,从而避免了利用时频分析工具来估计方位向速度时搜索步骤所引入的运算量问题。 (2)分析了HRWS GMTI存在的问题,并根据静止目标和运动目标在SAR图像域的特征,提出了一种基于改进EDPCA的HRWS SAR运动目标检测方法,该方法的本质是在SAR图像域构建类似空域滤波的方法解决HRWS SAR系统的杂波抑制问题。相比于EDPCA,改进的EDPCA仅在真实静止目标和虚假静止目标的方向形成零点,不仅有效抑制了HRWS SAR系统的混叠杂波,还减低了杂波抑制所需要的自由度(Degrees of Freedom,DOFs)。此外,改进方法通过二维方位压缩技术,在径向速度未知的情况下,正确校正了真实运动目标的距离走动,从而避免了距离走动带来的SNR损失。 (3)借鉴自适应DBF解多普勒模糊的思想,提出了一种基于改进DBF的HRWS SAR运动目标检测方法。该方法首先采用去调频,减少了杂波抑制所需要的自由度;然后,利用在目标方向附近增加多个方向约束条件,减缓了目标方向约束不精确造成的目标功率损失,从而解决了杂波抑制的运算量问题;最后,为了提高检测概率、降低虚警概率,根据杂波抑制结果,给出了对应的双门限检测方案来完成运动目标检测。