[发明专利]基于两视实图像处理的单通道SAR-GMTI方法

说明书

技术领域

该发明属于信号处理技术领域，更进一步涉及机载单通道雷达技术领域中的一种基于两视实图像处理的单通道合成孔径雷达运动目标检测(SAR-GMTI)的方法。该方法可以有效地检测到运动目标并对运动目标进行定位。

背景技术

合成孔径雷达成像技术对于地面静止的场景，只要雷达运动平台的轨迹已知，雷达和目标的相对位移就精确知道，通过匹配滤波处理可以得到高分辨的SAR图像。然而，对地面的运动目标情况就不同了，因为运动目标的运动信息在大多数情况下没有先验的知识，若用静止目标估计得到的多普勒参数进行匹配滤波处理，运动目标将不能有效地相干积累，会出现目标散焦和方位错位，甚至运动目标会淹没在地杂波中，无法检测和识别。

单通道合成孔径雷达硬件系统简单，但是雷达平台的运动使得雷达对于静止地物的瞬时锥角发生变化，降低地物回波信号之间的相关性，导致杂波相消效果变差，使得运动目标很难检测。

清华大学拥有的专利技术“基于多视子图像对的单通道合成孔径雷达动目标检测方法”(公告号100470255，授权公告日2009.3.18)，公开了一种合成孔径雷达单通道运动目标检测的方法。该方法将合成孔径雷达数据的多视成像组成多个对称的子图像对，通过子图像对的相互对消，将所有对消结果沿着方位向和距离向进行二维联合积累，然后采用恒虚警技术完成运动目标的检测。该方法存在的不足是，在实测数据中，不同时刻各个子视图像对存在一定的差异性，子图像对直接对消后仍有大量静止杂波剩余，该方法没有采用有效的虚警率控制措施，导致信杂噪比低，虚警概率高，运动参数估计和定位的精度低。

重庆大学在其申请的专利文件“一种基于单通道合成孔径雷达(SAR)图像序列特征值分解的动目标检测方法”(公开号101609151，申请号200910104363，申请日2009.7.17)中公开了一种合成孔径雷达单通道运动目标检测的方法。该方法是基于SAR复图像在方位频谱的划分获取子图像，结合二维自适应方法对不同子图像间在幅度和相位上的误差进行校正，最后利用相邻子图像间协方差矩阵分解后的特征值与运动目标间的关系，通过第二特征值实现目标的检测。该方法存在的不足是，获得不同的子图像对应的雷达接收回波的时刻不同，不同时刻场景中目标与雷达视线夹角存在变化。由于合成孔径雷达成像场景中的每个分辨单元都是由若干散射点组成，当目标与雷达视线夹角发生变化时，不同散射点对应的相位是快变的，这样导致不同子图像间的相位差异大，因此，无法通过采用二维自适应处理的方法，利用足够的空域自由度，来有效的抑制地杂波，提高运动目标检测能力，因此该方法在实测数据处理中将受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于两视实图像处理的单通道SAR-GMTI方法。该方法充分认识到单通道SAR-GMTI系统没有多通道SAR-GMTI系统的充足空域自由度信息，不同的成像时刻目标回波是去相干的，因此，无法直接在复图像域进行有效的杂波抑制。而是充分利用目标在SAR的两视子图像中的幅度缓变的特点，在两视实图像域进行幅度自适应滤波，进行有效地杂波抑制，并通过估计运动目标多普勒谱相对于静止目标多普勒谱的位置偏移量，对运动目标进行较准确定位的同时，进一步降低运动目标的检测虚警概率，能够有效地抑制地杂波的干扰，降低虚警概率，运动参数估计和定位的精度高。

实现本发明目的的基本思路是：首先根据回波数据的方位谱分离出两幅子视实图像，然后对两幅子视实图像自适应幅度滤波后，再抑制静止杂波的干扰，检测成像场景中的运动目标。最后在SAR复图像中加窗取出检测到的运动目标，做方位FFT获得运动目标的多普勒谱，估计运动目标多普勒谱相对于静止杂波谱的偏移量，实现对运动目标进行定位。

实现本发明目的的具体步骤如下：

(1)计算方位谱

1a)对回波数据做距离压缩、距离徙动校正；

1b)做方位傅里叶变换得到方位谱；

(2)分离子视实图像

2a)将方位谱以多普勒中心为界分成两部分；

2b)对两部分分别成像，得到两幅子视实图像；

(3)抑制静止杂波

3a)确定两幅子视实图像的位置相关量，以确定的位置相关量作为第二幅子视实图像圆位移的个数，完成图像配准；

3b)利用下式计算自适应幅度配准权值：