[发明专利]一种星载合成孔径雷达图像中运动目标航迹向速度快速估计方法

说明书

本发明公开了一种星载合成孔径雷达图像中运动目标航迹向速度快速估计方法，包括：步骤一：读取SAR图像数据及相关参数；步骤二：制作航迹向速度查询表；步骤三：纵向傅里叶变换；步骤四：生成散焦滤波器并完成滤波；步骤五：纵向逆傅里叶变换；步骤六：航迹向速度估计。本发明方法计算非常快速，可以同时估计多个运动目标的航迹向速度，适合对处理实时性要求高的应用场景。本方法不需要多通道或多幅图像输入，不增加系统设备复杂度，泛用性强。本方法使用了查表的方式实现速度估计，避免了传统重聚焦方法的大计算量缺陷，实现动目标航迹向速度的快速估计。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种星载合成孔径雷达图像中运动目标航迹向速度快速估计方法。

背景技术

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)是一种高分辨率遥感探测雷达。由于星载SAR卫星能克服云雾雨雪和暗夜条件的困难对地面目标进行成像，实现全天时、全天候对地观测，因此在军事、海洋、林业和农业等领域具有广阔的应用前景。

运动目标检测是星载SAR的典型应用场景，在海洋监测，舰船监测等应用中发挥着重要的作用。然而，当被探测目标沿航迹向运动时，该目标在图像中会出现明显的散焦现象，给目标的检测识别造成了很大的困难，若要获得完全聚焦的星载SAR图像必须要获得准确的目标速度，另一方面，获取目标航迹向速度也有助于判别目标类型和当前运动状态。综上所述，准确估计星载SAR图像中运动目标的航迹向速度具有重要的实际意义。

现有的动目标速度估计方法主要分为两类，一种是基于多通道或多幅图像的动目标检测估计方法，一种是基于重聚焦的估计方法。

中国发明专利CN103336271A给出了一种基于信号子空间技术的单通道星载SAR动目标检测方法，通过参考图像和待检测两幅图像的杂波抑制处理实现动目标速度的估计。本方法以信号子空间和杂波子空间的相互正交性为理论基础，处理精度高，效果好，但却需要额外提供参考图像，因而限制了该方法的应用范围。

中国发明专利CN104898119A给出了一种基于相关函数的动目标参数估计方法，以多次相关处理获取动目标运动参数。该方法原理上属于重聚焦类运算方法，可以在单幅图像中应用。然而由于需要对每个动目标以较小的速度步进单元做大量的相关运算，该方法很难应用于时效性要求高的应用场景。

本方法以单幅图像为输入，获取动目标在多个散焦滤波器下的输出响应，进而以查表的方式实现动目标航迹向速度的估计值。本方法不需要多幅图像输入，适应性好，同时借助查表的方式，本方法可以克服传统重聚焦方法的大计算量难题，实现快速的动目标航迹向速度估计。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中对运动目标航迹向速度估计精度差、运算慢的问题，提供一种简洁有效的运动目标航迹向速度快速估计方法。本方法利用航迹向运动速度导致目标散焦的特性，构建了多个散焦滤波器，从各滤波器处理结果中反演出图像中运动目标的航迹向速度。

本发明采用的技术方案为：一种星载合成孔径雷达图像中运动目标航迹向速度快速估计方法，包括以下步骤：

步骤一：读取SAR图像数据及系统参数；

步骤二：根据系统参数仿真得到航迹向速度查询表；

步骤三：将SAR图像数据纵向傅里叶变换到方位多普勒域；

步骤四：在方位多普勒域对SAR图像数据完成散焦处理；

步骤五：将完成散焦处理后结果通过纵向逆傅里叶变换变换回时域；

步骤六：通过查表的方式得出每个目标的航迹向速度。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明方法计算非常快速，可以同时估计多个运动目标的航迹向速度，适合对处理实时性要求高的应用场景。