一种基于联合检测量的单通道SAR动目标检测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于联合检测量的单通道合成孔径雷达(SAR)动目标检测方法，属于运动目标检测的技术领域。它是基于SAR图像在方位频谱的划分获取子图像对应的子孔径，而后结合二维自适应方法对不同子图像间在幅度和相位上的误差进行校正，实现子孔径间的配准；再利用相邻子图像间协方差矩阵获得的第二特征值与独立归一化相位的联合检测量实现目标检测；该方法具有较好的杂波抑制能力，稳健性较高，因此可以高效的实现运动目标的检测，并用于单通道SAR图像的运动目标检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
，它特别涉及基于联合检测量的单通道合成孔径雷达(简称:SAR)动目标检测方法。
技术介绍
合成孔径雷达(SAR)作为广泛采用的雷达体制，不仅能实现固定场景高分辨率成像，还可以通过特定的工作模式对成像区域内的运动目标进行检测。目前已有的动目标检测技术侧重于多天线系统，主要有 空时自适应处理(STAP)技术，沿轨迹干涉(ATI)和偏置相位中心天线(DPCA)杂波对消等技术。比如，加拿大星载系统Radarsat-2采用两个接收天线，机载联合监视目标攻击雷达(JSTARS )采用了三个通道。现有技术中运用SAR技术的动目标检测装置，硬件系统复杂，或者要求雷达的脉冲重复频率与载体的运动速度满足特定的关系。这些都增加了雷达系统设计的复杂度，如何在原有单通道合成孔径雷达的基础上实现运动目标的检测已成为了一个现实而有意义的问题。已有的单通道检测方法主要有频率检测技术、反射特性位移技术以及基于时频特性的WVD、小波变换技术以及基于SAR空间的目标检测技术等。现有技术主要基于目标的频率特性实现目标与杂波分离，难以直接消除杂波，在杂波抑止的性能上有所欠缺，也难以检测出弱小目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有单通道SAR在杂波抑制上的困难，提供了一种适用于单通道SAR图像序列的运动目标检测方法。该方法充分考虑了单通道SAR的特点，不但可以有效的抑制杂波，而且能够避免较大的运算量以及复杂度高等问题，因此该方法可高效的实现SAR动目标检测。包括以下步骤:步骤一、单通道中图像序列的生成首先将SAR图像变换到方位向频域，在多普勒频域中将频带分成相互重叠大小相同的子频带，再将频域子块变换回时域以获得相应的子图像。频域划分后等效于将单天线方位波束宽度分为几个子孔径，每个子孔径近似于多通道中单个天线数据并分别进行成像处理。步骤二、图像序列间的误差校正为构造类似多通道的配置，以上通过单通道在方位频域的划分获得了不同的子图像，初步实现了多个子孔径的提取。但基于频域划分的处理过程，不仅引起上节所述相位上的差异，由于方向天线图的影响在幅度上也存在差别。针对这些失配，基于最小二乘准则的二维自适应校准方法，无需天线参数、载机平台运动参数等先验信息，只需对已有的SAR图像进行1-3次迭代即可同时校准幅度和相位误差，适合于在图像域的处理背景，使子图像的幅度特性和相位特性在最小二乘准则下匹配。步骤三、基于联合检测量的动目标检测经过校正处理后的子孔径可类似于多通道的配置，在此基础上可计算出n个子孔径间大小为nXn的协方差矩阵。当选取两个子孔径时，样本协方差矩阵及表示为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于联合检测量的单通道SAR动目标检测方法，其特征在于具体步骤如下：步骤一、单通道中图像序列的生成在SAR图像中提取子图像时，首先将SAR图像变换到方位向频域，在多普勒频域中将频带分成相互重叠大小相同的子频带，再将频域子块变换回时域以获得相应的子图像；子频带的大小要兼顾方位向分辨率和运动目标散焦所带来的影响，当所选频带太小会引起分辨率的严重降低，太大则会加剧动目标的散焦现象；子频带之间重叠50％，既保证了静止目标在图像序列间的相关性，又给出了运动目标在图像序列间的位移差；在频域的划分等效于将单天线方位波束宽度分为几个子孔径，每个子孔径近似于多通道中单个天线数据；步骤二、图像序列间的误差校正针对不同子孔径间的失配，采用基于最小二乘准则的二维自适应校准方法进行校正，该方法无需天线参数、载机平台运动参数先验信息；基于所处理信号在距离向和方位向传递函数的可分离性，在满足最小二乘准则的条件下，计算出两子孔径间距离频域传递函数之比与多普勒域传递函数之比；则不同子孔径信号之间经过传递函数在距离向和方位向的1?3次迭代即可同时校准幅度和相位误差，适合于本文在图像域的处理背景，使子图像的幅度特性和相位特性在最小二乘准则下匹配；步骤三、基于联合检测量的动目标检测选择相邻的两个子孔径图像序列构造协方差矩阵，将协方差矩阵进行分解后获得的第二特征值与独立归一相位相结合作为检测量，该检测量包含了协方差矩阵元素的幅度信息和相位信息；在复数协方差矩阵概率分布特性的基础上，进一步获得第二特征值与独立归一相位相结合的联合检测量的统计特性，从而实现运动目标检测；其中，上述步骤二包括：H(n,m)(Ω)为两子孔径在距离频域传递函数之比,D(n,m)(ω)为两子孔径在多普勒域传递函数之比，其中Ω和ω分别表示距离向和方位向频域；第n个与第m个子孔径信号Sn(Ω,ω)与Sm(Ω,ω)之间的关系如下所示：Sm(Ω,ω)=H(n,m)(Ω)Sn(Ω,ω)D(n,m)(ω)；所述1?3次迭代采用如下方式进行：Sm(k+1)(Ω,ω)=Sm(k)(Ω,ω)∫Sm(k)(Ω,ω)Sn(Ω,ω)dω∫|Sm(k)(Ω,ω)|2dωSm(k+2)(Ω,ω)=Sm(k+1)(Ω,ω)∫Sm(k+1)(Ω,ω)Sn(Ω,ω)dΩ∫|Sm(k+1)(Ω,ω)|2dΩ其中的上标k=0,1,2,...，表示第k次迭代，一般经过1～3次迭代后，可使校正误差逼近于Sm(Ω,ω)，实现不同子孔径间的配准。FDA00003171163400023.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种基于联合检测量的单通道SAR动目标检测方法，其特征在于具体步骤如下: 步骤一、单通道中图像序列的生成 在SAR图像中提取子图像时，首先将SAR图像变换到方位向频域，在多普勒频域中将频带分成相互重叠大小相同的子频带，再将频域子块变换回时域以获得相应的子图像；子频带的大小要兼顾方位向分辨率和运动目标散焦所带来的影响，当所选频带太小会引起分辨率的严重降低，太大则会加剧动目标的散焦现象；子频带之间重叠50%，既保证了静止目标在图像序列间的相关性，又给出了运动目标在图像序列间的位移差；在频域的划分等效于将单天线方位波束宽度分为几个子孔径，每个子孔径近似于多通道中单个天线数据；步骤二、图像序列间的误差校正 针对不同子孔径间的失配，采用基于最小二乘准则的二维自适应校准方法进行校正，该方法无需天线参数、载机平台运动参数先验信息；基于所处理信号在距离向和方位向传递函数的可分离性，在满足最小二乘准则的条件下，计算出两子孔径间距离频域传递函数之比与多普勒域传递函数之比...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘书君，张新征，杨婷，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：