[发明专利]改进基于零空间调整的双通道稀疏SAR动目标检测方法

摘要

本发明公开了一种改进基于零空间调整的双通道稀疏SAR动目标检测方法，包括如下步骤首先，获取双通道正侧视稀疏SAR回波数据，即通道一回波数据s1和通道二回波数据s2；分别构建通道一观测矩阵A和通道二观测矩阵B，分别构造变换矩阵T和双通道联合观测矩阵Φ，得到重构矩阵和回波变换矩阵R；然后，根据通道一回波数据s1、通道二回波数据s2和回波变换矩阵R，变换得到双通道联合回波数据s；最后，由重构矩阵和双通道联合回波数据s改进基于零空间调整的稀疏重构算法，得到动目标的位置信息，实现对双通道稀疏SAR动目标的快速的、高精度的检测。

主权项

一种改进基于零空间调整的双通道稀疏SAR动目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取双通道正侧视稀疏SAR回波数据，即通道一回波数据s1和通道二回波数据s2；步骤2，分别构建通道一观测矩阵A和通道二观测矩阵B，分别构造变换矩阵T和双通道联合观测矩阵Φ，得到重构矩阵和回波变换矩阵R；其中，所述步骤2的具体子步骤为：2.1根据稀疏采样目标回波的斜距历史关系，分别构建通道一观测矩阵A和通道二观测矩阵B为AM×N=[a(tm-(1-N2)Δt),a(tm-(2-N2)Δt),...a(tm-N2Δt)]]]>BM×N=[a(tm-(1-N2)Δt-d2v),a(tm-(1-N2)Δt-d2v),...a(tm-N2Δt-d2v)]]]>其中，M为稀疏采样的点数，N为在总的合成孔径时间内方位向可区分的点数，a(tm‑iΔt)和分别表示多普勒为零的杂波对应通道一观测矩阵中第i列列向量和通道二观测矩阵中第i列列向量为a(tm‑iAt)＝wa(t‑iΔt)exp(jπk0(tm‑iΔt)2)a(tm-iΔt-d2v)=wa(t-iΔt-d2v)exp(jπk0(tm-iΔt-d2v)2)]]>其中，i取至间的整数，t为距离上快时间，tm为方位上慢时间，k0为多普勒调频率，Δt为稀疏采样时间间隔，对应于方位上分辨率，Δt可等于或略小于多普勒带宽的倒数，多普勒带宽为多普勒调频率与总合成孔径时间的乘积，wa(t‑iΔt)表示线性调频信号以(t‑iΔt)为参数的方位上的窗函数，v为载体平台速度，d为双通道间隔，λ为载波波长，RB为目标与雷达的最短斜距，j为虚数单位；2.2根据雷达参数和相位中心偏置DPCA原理，构造变换矩阵T为T=IN×N-exp(jπd22RBλ)·IN×NOIN×N]]>其中，O表示全零矩阵，IN×N表示N×N维单位阵，d为双通道间隔，λ为载波波长，RB为目标与雷达的最短斜距；根据通道一观测矩阵A和通道二观测矩阵B，构造双通道联合观测矩阵Φ为Φ=AM×NOOBM×N·T-1;]]>2.3对构造的双通道联合观测矩阵Φ求取其共轭转置矩阵ΦH，再对共轭转置矩阵ΦH进行正交三角QR分解，即ΦH＝QR，得到重构矩阵和回波变换矩阵R为R＝Q‑1ΦH步骤3，根据通道一回波数据s1、通道二回波数据s2和回波变换矩阵R，变换得到双通道联合回波数据s，再由重构矩阵和双通道联合回波数据s改进基于零空间调整的稀疏重构算法，得到动目标的位置信息；其中，所述步骤3的具体子步骤为：3.1由通道一回波数据s1、通道二回波数据s2和回波变换矩阵R，按如下公式变换得到双通道联合回波数据s：s=RH/s1s2]]>其中，符号/表示矩阵左除运算；3.2根据重构矩阵和双通道联合回波数据s，计算迭代需要的初始参数，定义αk，l表示稀疏度为l时第k次循环的稀疏向量，α0，l为该稀疏向量的初始值，令设定l为双通道联合回波数据s的稀疏度，令l的初始值为零，令归一化估计误差的初值γex0＝1；3.3改进基于零空间调整的稀疏重构算法如下：令外循环稀疏度l增1，设置内循环次数k＝0，进行外循环迭代和内循环迭代；3.3.1外循环迭代公式为uTkCk,l=0]]>其中，αk，l表示稀疏度为l时第k次循环的稀疏向量，确定αk，l中前l个模值最大的元素，得到这些元素在αk，l中的位置信息，构成索引集合Tk和索引集合Tk的补集将αk，l中对应索引集合Tk的元素保留，其他元素为零，组成向量将αk，l中对应索引集合的元素保留，其他元素为零，组成向量其中，表示将重构矩阵中对应索引集合Tk的列向量保留，其他元素为零，组成的向量表示将重构矩阵中对应索引集合的列向量保留，其他元素为零，组成的向量3.3.2根据如下内循环迭代公式，计算第k+1次内循环估计的稀疏向量αk+1，l：αk+1，l＝αk，l+P(uk，l‑αk，l)其中，表示向重构矩阵的零空间进行正交投影运算，uk，l表示合并和后组成的向量，即在向量uk，l中对应索引集合Tk的位置填入中同样位置的元素，对应索引集合的位置填入同样位置的元素；3.3.3计算两次内循环之间的归一化误差比较其与内循环门限th1的大小，若满足γin≤th1，则进行下一步外循环迭代，否则令k增加1，继续进行内循环迭代；3.3.4计算稀疏度为l时的归一化估计误差计算两次外循环的差分误差|γexl‑γexl‑1|，比较该差分误差与外循环门限th2的大小，若不满足|γexl‑γexl‑1|≤th2，继续进行外循环迭代，否则程序终止，得到稀疏向量αk，l表征目标的位置信息。