[发明专利]基于改进GRFT-STAP的GEO星机SAR动目标检测方法

说明书

本发明提供一种基于改进GRFT‑STAP的GEO星机SAR动目标检测方法,建立与GEO SA‑BSAR运动目标信号模型匹配的自适应滤波器完成杂波抑制与波束形成，再构建GEO SA‑BSAR的GRFT滤波器，实现运动目标存在大距离走动情况下的聚焦与检测，实现任意GEO SA‑BSAR双基地构型下的动目标检测，具有良好的效果和精度。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达技术领域，具体涉及一种基于改进GRFT-STAP的GEO星机SAR动目标检测方法。

背景技术

GEO SA-BSAR(地球同步轨道星机双基地合成孔径雷达，GeosynchronousSpaceborne-Airborne Bistatic Synthetic Aperture Radar)系统采用GEO SAR(地球同步轨道合成孔径雷达，Geosynchronous Synthetic Aperture Radar)发射信号，GEO发射端的波束范围达上千公里，且波足速度与机载相当，因此可给机载平台提供长时间稳定的波束覆盖，然后飞机搭载多通道接收系统，可在任意波束照射到的位置接收GEO SAR的反射信号，可实现前视甚至后视成像，检测范围更广，有利于运动目标检测。

目前，多通道动目标检测技术主要是针对机载SAR和LEO SAR(低轨合成孔径雷达，Low Earth Orbit SAR)系统。主要的检测方法包括、ATI(沿轨干涉技术，Along-TrackInterferometry)和DPCA(偏置相位中心天线技术，Displace Phase Center Antenna)两通道的检测方法，其中ATI通过两幅SAR图像的相位差提取出运动目标信息，而DPCA利用两通道的幅度差分和相位差分进行运动目标的检测与参数估计。而对于两个和两个以上的通道，ATI与DPCA性能下降，往往采用STAP(空时自适应处理，Space-Time AdaptiveProcessing)方法，Ender等人首次将STAP的方法应用到SAR MTI(合成孔径雷达动目标指示，SAR Moving Target Indication)中，但是，该方法要求选择较短的CPI(相干处理间隔，Coherent Processing Interval)，保证运动目标不超过一个距离多普勒单元，运动目标的SNR(信噪比，SIGNAL NOISE RATIO)很低。因此，Cerutti-Maori等人提出了成像STAP(Imaging STAP，ISTAP)的方法，将传统后多普勒域STAP和SAR脉冲压缩相结合，获得聚焦后的SAR图像，增强了目标的信噪比。

现有的ISTAP算法基于低轨SAR系统提出，其合成孔径时间短(约1s)，故基于二阶信号模型构建自适应匹配滤波器，且忽略了目标运动产生的距离走动。但是，对于GEO SA-BSAR系统，一方面，其发射端角速度很小，且斜距长，为了获得较高的方位向分辨率和信噪比，需要增加合成孔径时间，所以往往采用更长的合成孔径时间，导致传统的二阶斜距模型不再适用，因此ISTAP算法中的自适应滤波器与GEO SA-BSAR动目标信号模型不匹配，信号能量无法实现相干积累，信噪比损失严重，导致目标难以检测。另一方面，长孔径时间下，运动目标会出现较大的距离走动，如果直接采用传统的频域方位向聚焦算法，目标在距离向出现扩散，无法完成聚焦。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于改进GRFT-STAP的GEO星机SAR动目标检测方法，该改进的GRFT-STAP(广义拉冬傅里叶变换-空时自适应处理，Generalized Radon-Fourier Transform-STAP)算法能够通过建立与GEO SA-BSAR运动目标信号模型匹配的自适应滤波器完成杂波抑制与波束形成，再根据GEO SA-BSAR距离徙动轨迹与运动参数的关系，改进GRFT滤波器，沿运动参数决定的距离徙动轨迹直接进行相参积累，实现运动目标存在大距离走动情况下的聚焦与检测，实现任意GEO SA-BSAR双基地构型下的动目标检测。

一种基于改进GRFT-STAP的GEO星机SAR动目标检测方法，包括以下步骤：