[发明专利]基于自适应匹配滤波响应的SAR动目标检测方法

摘要

本发明公开了一种基于自适应匹配滤波响应的SAR动目标检测方法，主要解决现有技术对地面慢速运动目标检测困难和检测性能不稳健的问题。其实现步骤是：(1)生成数据矢量；(2)对每一个像素点进行幅度检测，得到潜在目标；(3)估计每一个潜在目标的径向速度值；(4)估计潜在目标的能量损失值；(5)确定能量损失量的检测门限；(6)剔除虚警；(7)确定检测结果，将动目标作为最终的检测结果。本发明与现有技术相比，提高了合成孔径雷达对地面动目标检测的稳健性的同时，也提高了合成孔径雷达对地面动目标检测的准确率。

主权项

1.一种基于自适应匹配滤波响应的SAR动目标检测方法，包括如下步骤：(1)生成数据矢量：(1a)将雷达的每一个通道接收的回波数据进行通道配准和误差校正，得到规范后的回波数据；(1b)对雷达的每一个通道规范后的回波数据，逐一进行方位距离二维压缩，生成与各个通道对应的SAR图像；(1c)选取雷达的第一个通道对应的SAR图像作为参考SAR图像，将参考SAR图像上任意一个像素点处对应的规范后的数据与其他通道的SAR图像中同一像素点处对应的规范后的数据，按照通道序数升序排列，得到参考SAR图像上该像素点对应的数据矢量；(2)对每一个像素点进行幅度检测：(2a)利用最大似然估计公式，估计参考SAR图像上杂波加噪声的平均剩余能量；(2b)利用幅度检测值公式，根据参考SAR图像上杂波加噪声的平均剩余能量与每一个像素点的数据矢量，计算幅度检测值；(2c)利用杂波加噪声的统计特性，估计参考SAR图像上杂波加噪声所对应的幅度检测量的概率密度函数；(2d)根据参考SAR图像上杂波加噪声所对应的幅度检测量的概率密度函数，利用幅度检测的虚警概率公式，计算达到给定的幅度检测的虚警概率时所对应的幅度判决门限；(2e)将参考SAR图像上幅度检测值大于幅度判决门限的像素点分别作为独立的潜在目标；(3)利用子空间投影公式，估计每一个潜在目标的径向速度值；(4)估计潜在目标的能量损失值：(4a)利用子空间斜投影公式，计算每一个潜在目标沿杂波空间向目标空间的斜投影矩阵；(4b)按照下式，利用斜投影矩阵估计每一个潜在目标在杂波抑制之前的能量：其中，Ep表示第p个潜在目标在杂波抑制之前的能量，p＝1,…,P，P表示潜在目标的总数，Zp表示第p个潜在目标所对应的数据矢量，H表示共轭转置操作，Mp表示第p个潜在目标沿杂波空间向目标空间的斜投影矩阵；(4c)按照下式，计算每一个潜在目标在杂波抑制之后的能量：其中，Fp表示第p个潜在目标在杂波抑制之后的能量，p＝1,…,P，P表示潜在目标的总数，w表示归一化自适应杂波抑制权矢量，Zp表示第p个潜在目标对应的数据矢量，H表示共轭转置操作；(4d)用潜在目标在杂波抑制之后的能量除以潜在目标在杂波抑制之前的能量，得到潜在目标对应的能量损失值；(5)确定能量损失量的检测门限：(5a)根据参考SAR图像上杂波加噪声的径向速度的概率密度函数，按照下式，计算达到给定的能量损失检测的虚警概率时所对应的径向速度的门限值：其中，P2表示给定的能量损失检测的虚警概率，∫dt表示积分操作，ε表示达到给定的能量损失检测的虚警概率时所对应的径向速度的门限值，f(v)表示参考SAR图像上杂波加噪声的径向速度的概率密度函数，v表示参考SAR图像上杂波加噪声的径向速度值；(5b)采用径向速度的估计误差的克拉美罗界限值，对达到给定的能量损失检测的虚警概率时所对应的径向速度的门限值进行修正，得到修正后的径向速度的门限值；(5c)利用自适应匹配滤波响应公式，计算达到给定的能量损失检测的虚警概率时所对应的能量损失量的检测门限值；(6)剔除虚警：(6a)将能量损失值大于能量损失检测门限的潜在目标作为动目标，能量损失值小于或者等于能量损失检测门限的潜在目标作为虚警；(6b)将虚警剔除；(7)确定检测结果：将动目标作为最终的检测结果。