[发明专利]一种斜视SAR地面动目标提取方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，它特别涉及合成孔径雷达(SAR)成像技术中的斜视SAR地面动目标提取方法。

背景技术

斜视合成孔径雷达(SAR)可以根据实际应用需求改变波束指向，具有很高的灵活性和机动性，可应用于指定地区的持续观测与侦查，并实现热点地区的重复观测。此外，工作在斜视模式下的雷达平台与目标场景距离更远，增加了平台的隐蔽性和安全性。使用斜视SAR进行地面动目标提取，可以提前发现动目标并得到其位置信息以及运动参数信息。因此，研究斜视SAR地面动目标提取具有重要的实际意义。

然而，斜视SAR地面动目标提取中存在两个难题。首先，动目标位置和运动参数是未知的，这为运动目标回波的距离单元徙动矫正(RCMC)和方位向压缩带来了困难。使用静止场景的RCMC和方位向压缩参数对动目标进行处理会导致动目标在距离向和方位向散焦。另外，由于雷达工作在斜视模式，导致动目标回波的距离向和方位向耦合更加严重，并带来回波的距离单元徙动和多普勒参数的二维空变性。传统的动目标提取方法需要对目标的运动参数进行估计，以进行距离单元徙动矫正。然而，这种方法需要进行二维参数搜索，运算量大。另外，当动目标回波的信噪比较低或回波中存在强的静止目标散射点时，估计结果的误差很大，造成检测结果不准确。在文献“A generalization of DPCA processing for multichannel SAR/GMTI radars”(《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》vol.51,no.1,pp.560-572,2013)中，提出通过多通道DPCA的方法检测动目标。但是，这种方法需要多个接收通道，增加了系统成本和信号处理复杂度。在文献“Ground moving targets indication in SAR images by symmetric defocusing”(《IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters》vol.10,no.2,pp.241–245,2013.)中提出了一种动目标检测方法。该方法首先使用两个不同的滤波器使图像散焦，通过比较图像的散焦程度来检测动目标。但是，通常情况下，无法确定对原始图像散焦处理到何种程度；而且，弱目标会被强散射目标的回波所覆盖。

发明内容

本发明的目的在于克服单通道斜视模式下地面动目标提取中距离方位耦合严重和动目标运动参数未知的问题，提供了一种不需要运动参数估计，效率更高，可广泛应用于杂波抑制、动目标提取等领域的斜视SAR地面动目标提取方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种斜视SAR地面动目标提取方法，包括以下步骤：

S1、计算成像区域的静止目标和动目标的距离历史，产生静止目标和动目标回波信号；

S2、将步骤S1得到的回波信号进行距离向傅里叶变换，将回波信号变换到距离频域、方位时域；

S3、在距离频域、方位时域进行一致距离走动校正，去除静止目标空变的一次距离徙动和动目标的一阶距离徙动；

S4、进行距离向残余相位补偿，得到距离徙动校正和距离向压缩后的回波矩阵；

S5、变参数扩展方位向非线性CS，将静止目标的多普勒质心和调频斜率分别进行均衡；

S6、变参数去斜处理：将经过扩展方位向非线性CS后的回波信号分别乘以对应的方位向去因子，并变换到方位向频域；

S7、进行静止场景杂波抑制：将两个回波的幅度相减，去除静止目标回波，实现静止目标杂波抑制；

S8、幅度检测和动目标提取：采用恒虚警处理，进行幅度检测，实现动目标提取。

进一步地，所述的步骤S1具体实现方法为：设M为一地面动目标，其距离向速度为V_r，沿航迹方向上速度为V_c；P为斜视SAR平台，V为平台飞行速度，θ为平台斜视角，波束中心穿越时刻的瞬时斜距记为R₀，方位向时间为t时刻时的瞬时斜距记为R(t)，距离向时间变量记为τ，方位向时间变量记为t；

则动目标的距离历史R_M(t)表示为：