[发明专利]基于杂波脊匹配稀疏恢复的双基SAR空-时杂波抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于杂波脊匹配稀疏恢复的双基SAR空‑时杂波抑制方法，首先根据依据先验知识辅助信息建立了任意双基SAR构型下的杂波空时杂波模型，并获得杂波脊曲线，沿着杂波脊曲线和正交方向建立杂波脊匹配字典，最后通过构建的杂波脊匹配字典，对杂波协方差矩阵进行精确地稀疏恢复，并根据恢复得到的杂波协方差矩阵计算得到空‑时匹配滤波器权值，进而实现双基前视SAR非平稳杂波的抑制。本发明的方法采用了杂波脊匹配的字典构建方式，利用载机先验知识构建杂波脊匹配字典，避免了传统稀疏恢复字典的离网问题，提高了杂波协方差矩阵估计的精确性；并且由于仅需要少量样本即可构建出高性能的滤波器，有效地消除了杂波非平稳性带来的影响。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及合成孔径雷达动目标检测中的杂波抑制方法。

背景技术

双基合成孔径雷达(Bistatic synthetic aperture radar，BiSAR)将发射站和接收站分别放置在不同的平台上，具有强抗干扰性和灵活性，在合适的构型下，可以获取前视区域的高精度图像。随着对运动目标检测需求的不断增加，BiSAR地面运动目标检测成为当前的研究热点之一。然而动目标回波通常淹没在地面强杂波中，所以杂波抑制成为动目标检测中的关键步骤之一。

双基SAR中的杂波具有非平稳性，杂波的空-时频特性，即杂波脊随距离单元的变化而变化，导致很难通过与被测单元相邻的训练样本对杂波协方差矩阵进行准确估计；而且在复杂环境下，独立同分布样本的数量也难以满足对协方差矩阵进行估计的要求，给杂波抑制带来了巨大挑战。

目前，双基SAR的研究和文献主要集中在静止场景和运动目标的成像算法上，见文献“J Wu,Z Li,Y Huang,et al.Focusing Bistatic Forward-Looking SAR WithStationary Transmitter Based on Keystone Transform and Nonlinear ChirpScaling[J].IEEE GeoscienceRemote Sensing Letters,2014,11(1):148-152”和“Z Li,J Wu,Y Huang,et al.Ground-Moving Target Imaging and Velocity Estimation Basedon Mismatched Compression for Bistatic Forward-Looking SAR[J].IEEETransactions on GeoscienceRemote Sensing,2016,54(6):3277-3291”。这些算法可以实现对运动目标的参数估计和成像，但是在处理过程中没有考虑到强杂波的影响，在BiSAR强杂波环境下效果不佳。

随着技术的发展，多通道杂波抑制方法越来越受到重视。目前相位中心偏置天线(DPCA)方法和空时自适应处理方法(STAP)方法是杂波抑制最常用且有效的方法，见文献“Cerutti-Maori D,Sikaneta I.AGeneralization of DPCAProcessing forMultichannel SAR/GMTI Radars[J].IEEE Transactions on GeoscienceRemoteSensing,2013,51(1):560-572.”和“J Ward.Space-time adaptive processing forairborne radar[C].International Conference on Acoustics.IEEE ComputerSociety,1995”。DPCA方法通过对回波数据进行对消处理实现杂波抑制，要求回波信号在平台速度、通道间隔以及脉冲重复频率上严格满足条件，然而，由于BiSAR的接收站和发射站位于不同的平台，不同通道的等效相位中心无法在一定时间间隔后重合，从而影响杂波抑制结果。在STAP算法中，需要准确估计待检测距离单元的杂波协方差矩阵，根据RMB准则，为了保证输出的信杂噪比损失小于3dB，需要的IID样本数至少是系统自由度的2倍，这一条件在BiSAR非均匀非平稳杂波环境下很难满足，无法有效地对杂波进行抑制。