[发明专利]一种多通道匀加速SAR动目标二维速度估计方法

说明书

本发明公开了一种多通道匀加速轨迹SAR动目标检测与二维速度估计方法，该方法将VSAR技术与时域后向投影算法(BP)结合，用于多通道匀加速运动轨迹SAR动目标检测与二维速度估计。首先利用BP算法对多通道回波数据进行成像，然后使用VSAR技术，抑制静止杂波并估计动目标的距离速度，接着使用估计的距离速度和搜索的目标位置范围，通过BP的方法再次进行子区域的成像，利用VSAR技术抑制子图像的杂波，最后采用最小图像熵方法获得动目标的方位速度。本发明为机动轨迹平台提供了一种新的动目标检测与二维速度估计方法，可以有效抑制杂波，精确估计出动目标的位置以及动目标的二维速度。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，它特别涉及一种多通道匀加速轨迹合成孔径雷达运动目标指示(SyntheticAperture Radar GroundMovingTarget Indication，SAR-GMTI)方法。

背景技术

合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar,SAR)是一种全天时、全天候、信息量丰富的遥感成像技术。SAR成像技术能够得到地面静止场景的清晰图像，但是当地面存在运动目标时，由于动目标运动的影响，直接用相对于静止场景的匹配滤波方法对动目标进行成像将造成动目标偏移和散焦的后果，使得动目标在静止杂波中难以被检测。然而军事中通常存在大量的动目标需要检测，以便及时布控和打击，因此，SAR-GMTI也是SAR领域的研究热点之一。

GMTI可以使用单通道SAR或多通道SAR的方式进行实现。传统的单通道SAR-GMTI主要采用滤波的方法检测动目标，但是它只能检测到频谱全部或者部分落在杂波谱之外的运动目标，对频谱完全淹没在杂波谱之内的慢速动目标，由于信杂比太低，采用传统的单通道动目标检测方法难以达到好的检测效果，详见文献“田斌，朱岱寅，吴迪等，一种基于多级维纳滤波的多通道SAR动目标检测算法，电子与信息学报，2011,33(10)：2420-2426”。

多通道SAR-GMTI在低信杂比的条件下也能有效检测动目标。传统的多通道SAR-GMTI方法主要有空时自适应处理(Space TimeAdaptive Processing，STAP)技术、偏置相位中线天线(Displacement Phase Center Antenna，DPCA)技术、沿航迹向干涉处理(Along-Track Interferometry，ATI)技术和速度SAR(Velocity SAR，VSAR)技术。STAP技术具有良好的静止杂波抑制能力，然而一旦协方差没有被精确估计，STAP的杂波一致能力就会降低，导致输出的信杂比较低详见文献“Wang,Z，Xu,J，Huang,Z，Zhang,X，Xia,X.G，Long,T，Bao,Q，Road-Aided Ground Slowly Moving Target 2D Motion Estimation for Single-Channel SyntheticAperture Radar，Sensors 2016，16.doi：10.3390/s116030383”。

基于DPCA的动目标检测方法主要通过增加空域信息，利用天线相位中心补偿原理，使系统在不同时域、空域获得相同的杂波信息，从而补偿掉因平台运动而造成的杂波谱展宽，保留动目标信息，实现动目标检测，详见文献“穆慧琳，多通道SAR动目标检测方法研究，哈尔滨工业大学硕士论文，2016”。然而DPCA技术需要满足DPCA条件，机动平台下DPCA条件很难被满足，影响杂波对消的性能，使得动目标难以被检测。ATI测量装置和DPCA装置有着几乎相同的系统结构，只是后端信号处理流程不同，详见文献“高贵等，干涉合成孔径雷达运动目标检测与速度估计，科学出版社，2017”。ATI虽然不像DPCA一样需要满足严苛的DPCA条件，但是需要基线一直保持沿航迹向，否则将引入高程相位，急剧降低动目标的检测性能，详见文献“杨垒，多通道SAR-GMTI方法研究，西安电子科技大学博士论文，2009”。然而机动轨迹下SAR平台难以保证基线一直沿航迹向，因此将ATI应用到机动轨迹SAR平台动目标检测也会带来一定的困难，并且ATI一般只能估计动目标的径向速度，无法估计动目标的方位速度。