[发明专利]一种基于双子孔径不同重叠度的运动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双子孔径不同重叠度的单通道合成孔径雷达(SAR)运动目标检测方法，应用于军事目标如坦克、装甲车的检测以及民用的车辆、交通检测等，属于合成孔径雷达的研究和应用领域。 

背景技术

单通道SAR实现地面运动目标检测是各个先进国家都在探讨的问题。关于此技术已有利用多视或多子孔径的方法。只取两个子孔径进行动目标检测是直接的，这是因为SAR工作在正侧视时，对于静止目标的多普勒谱是关于多普勒中心零点对称的，而有径向分量运动目标的频谱则存在与运动信息相关的频移量，若把杂波谱以零点为准对称地分成两部分并分别成像处理，然后进行幅度相减，这样静止杂波在两个子孔径中的频谱是对称的，所以相减后可得到有效地抑制。与之相反，由于动目标多普勒频谱有一定的与径向速度相关的偏移，它在两个子孔径中的频谱不对称，幅度相减后保留下来的动目标幅度相对较大，这样就提高了目标的信杂比，进而提高动目标的检测能力。通常来讲，单通道雷达回波的两个复子孔径图像是解相关的(或相关性很差)，不能进行复数相减。这里利用了子孔径图像幅度在一定孔径长度内的相关性来抑制地杂波。代表性的方法有基于对比度滤波方法，其中的杂波对消是子图像的幅度直接相减。还有先对两个子图像进行自适应幅度配准然后非相干相减。这两个方法主要考虑幅度信息而忽略了相位信息。利用子孔径数据的干涉处理分离运动目标，检测结果主要取决于相位补偿，但这样处理会丢失幅度信息。分析和仿真表明这些方法的杂波抑制程度不足，可能会引起漏警或虚警，尤其在相关性较差的区域，检测性能较差。 

发明内容

本发明的技术解决问题：针对现有的通道SAR实现低速运动目标检测时存在的杂波抑制程度不足引起的虚警等问题，提供一种基于双子孔径不同重叠度的运动目标检测方法，该方法可以有效抑制杂波，以提高目标检测的性能。 

本发明的技术方案：一种基于双子孔径不同重叠度的运动目标检测方法，步骤如下： 

第一步，精确估计多普勒杂波的中心频率，以该中心频率为中心，对称地将多普勒杂波带宽分割为两个部分，形成两视数据； 

第二步，对两视数据进行成像处理形成两个子视图像，基于信号子空间处理方法对两个子视图像进行幅度和相位校正，以尽量消除杂波和随机误差的影响； 

第三步，对经过误差校正的两个子视图像，构造采样协方差矩阵，然后计算采样协方差矩阵中非对角元素幅度差，根据所述的元素幅度差值的大小判断是否为运动目标。 

所述第一步中两视数据重叠百分比OLR在50-66.7％范围内，以保证两视数据的相关性，达到最好的杂波抑制效果。 

所述第二步中基于信号子空间处理方法如下： 

(1)将两个子视图像中第二个子视图像的幅度和相位分别分块并构造各自空间的基，再进行施密特正交化处理形成各自的标准正交基； 

(2)根据对应的第一个子视图像分块的幅度和相位计算其投影到第二个子视图像幅度和相位标准正交基上的各个系数，分别叠加各个分量得到第一个子视图像幅度和相位的估计值，该幅度和相位的估计值就是第一个子视图像的幅度和相位以第二个子视图像的幅度和相位为基准做校正后的结果，从而达到对两个子视图像进行幅度和相位校正的效果。 

所述第三步中构造采样协方差矩阵，计算采样协方差矩阵中非对角元素幅度差，根据所述的元素幅度差值的大小判断是否为运动目标的方法如下： 

(1)假设经过幅度和相位校正后的两个子视图像的像素分别为c₁、c₂、...、c_N和b₁、b₂、...、b_N，其中N为自然数，表示图像的像素个数，按照下式构造采样协方差矩阵