[发明专利]基于压缩感知的双通道SAR-GMTI方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种基于压缩感知的双通道SAR-GMTI方法，主要适用于双通道合成孔径雷达系统在稀疏采样条件下，对淹没在主瓣杂波中的缓慢地面运动目标进行检测。

背景技术

近年来，机载/星载多通道合成孔径雷达地面运动目标检测(SyntheticApertureRadar-GroundMovingTargetIndication，SAR-GMTI)，在运动目标成像和运动目标跟踪探测等领域引起了广泛的关注。针对机载/星载SAR具有强主瓣杂波，且存在背景噪声与干扰的应用背景下，国内外学者提出了SAR-GMTI方法及其改进方法，该类方法利用多通道SAR-GMTI系统同时获得地面场景的静态与动态信息，能够有效探测及定位地面运动目标，具有重要的军事应用价值。然而随着SAR的带宽和分辨率的提高，原始采样数据量是巨大的，尤其对于多通道SAR，采样数据量为单通道SAR的几倍甚至几十倍，大范围监视所带来的大量采样数据给数据传输和存储系统带来沉重负担。

近几年发展起来的压缩感知(CS)技术给出了解决上述问题的重要的理论支撑。CS理论表明，如果一个未知信号是稀疏的，通过某一确定的测量矩阵可将未知信号的原始采样数据从高维空间投影到低维空间，然后通过准确求解一个L1凸优化问题便可恢复该信号。“信息冗余”是压缩感知技术能够得以应用的重要前提，对于多通道SAR，通道间的SAR复图像具有很高的相关性(即存在很大的信息冗余)，因此理论上对于多通道SAR-GMTI，其所需的采样数据量可以大为降低；压缩感知(CS)技术的关键步骤是对信号进行稀疏采样，即以远低于奈奎斯特采样频率的频率对信号进行采样，信号的采样速率取决于信息在信号中的结构和内容，稀疏采样通过计算信号与一个观测函数之间的内积获得观测数据，即采样数据。

目前已有的SAR-GMTI方法包含SAR成像、图像配准、杂波抑制以及恒虚警检测等几个必要步骤。理论上多通道SAR的通道间的方位延时是已知的，对于稀疏SAR成像，可以在构建观测矩阵的过程中加以补偿以实现图像配准，但是在实际条件下，平台运动误差及通道幅度/相位误差的存在增加了图像配准和杂波抑制的难度。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于压缩感知的双通道SAR-GMTI方法，该方法适用于双通道合成孔径雷达系统在稀疏采样条件下，对淹没在主瓣杂波中的缓慢地面运动目标进行检测。

本发明的实现思路是：首先，建立双通道SAR模型，第一通道随机稀疏接收脉冲信号，第二通道按照奈奎斯特采样定理发射与接收脉冲信号；然后，利用压缩感知成像方法对第二通道进行SAR成像，并以此作为先验知识对第一通道接收的脉冲信号进行杂波抑制，使第一通道接收的脉冲信号中只包含缓慢地面运动目标信号，对第一通道接收的脉冲信号进行稀疏重构，从而实现对缓慢地面运动目标的有效检测。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于压缩感知的双通道SAR-GMTI方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立双通道SAR模型，第一通道随机稀疏接收目标回波信号，第二通道按照奈奎斯特采样定理接收目标回波信号；设定在总的合成孔径时间T₀内，第一通道共接收K个脉冲，第二通道共接收M个脉冲；

步骤2，设定任意一个距离单元在总的合成孔径时间T₀内有N₀个散射点；首先，对第一通道接收的目标回波信号进行距离压缩，得到第一通道距离压缩信号s⁽¹⁾(t，t′_m)和第一通道距离压缩后的雷达回波信号向量然后，根据第一通道距离压缩信号s⁽¹⁾(t，t′_m)，构造第一通道的测量矩阵最后，根据所构造的第一通道的测量矩阵和第一通道距离压缩后的雷达回波信号向量计算第一通道对应的所述距离单元的方位图像向量x⁽¹⁾；