[发明专利]一种高轨卫星SAR动目标检测方法

说明书

本发明公开了高轨卫星SAR动目标检测方法，考虑到了在高轨模式下的两个主要误差，一是传统机载SAR的“走‑停”假设不成立，二是由于地球自转和轨道轨迹带来的非线性变化。本发明将DPCA方法应用于高轨卫星SAR系统中，能够在抑制杂波的同时保留淹没于杂波区的慢速运动目标，并同时考虑到高轨模型下的非线性斜距变化，构造频域匹配函数对目标的距离走动和多普勒走动进行补偿，相比于传统的仅仅最多考虑到二阶项有更好的运动目标检测与成像效果。

技术领域

本发明属于信号与信息处理技术领域，具体涉及一种高轨卫星SAR动目标检测方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式微波传感器，利用合成孔径原理能够对大范围的观测区域进行成像，随着需求的扩展，对SAR提出了进行地面运动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI)的要求，并且近年来SAR-GMTI理论及应用都得到了较大的发展。

机载SAR的相关技术理论已经十分成熟，相比之下，高轨卫星SAR具有独特的优势：重访周期短、观测时间长、轨道相对稳定。利用高轨卫星SAR对地球表面观测可以得到更加全面的场景数据和信息。但是高轨卫星SAR同样面临着许多问题：地球自转及轨道带来的非线性斜距变化、长回波距离带来的信号能量损失。并且考虑到地杂波的影响，多通道系统相比单通道系统具备更强的杂波抑制能力，首选利用多通道系统进行运动目标检测。常用的多通道处理方法有偏置相位中心天线(Displaced Phase Center Antenna,DPCA)技术、沿航迹干涉(Along Track Interference,ATI)技术、空时自适应处理(Space Time adaptiveprocessing,STAP)技术。由于考虑到高轨SAR需要处理的数据量较大，为了提高实时性以及数据处理效率，更偏向于采用双通道系统进行信号处理。在杂波抑制效果上，DPCA方法要优于ATI方法，因此这里采用双通道DPCA系统进行杂波抑制，并保留运动目标。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明解决了高轨卫星SAR模型带来的斜距影响，并同时实现运动目标检测与成像，提供了一种更为准确的“非走-停”模式下基于DPCA和频率匹配函数的高轨卫星SAR动目标检测方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种高轨卫星SAR动目标检测方法，包括以下步骤：

S1、通过高轨卫星SAR中的第一通道发射线性调频信号；

S2、通过地面目标接收第一通道发射的线性调频信号并返回回波信号被高轨卫星SAR中的第一通道和第二通道同时接收；

S3、对第一通道和第二通道接收到的回波信号进行脉冲压缩；

S4、对第一通道和第二通道中的脉冲压缩后的信号进行双通道DPCA对消，得到运动目标回波信号；

S5、构造频率域匹配函数，对运动目标回波信号进行补偿，并做逆傅里叶变换，得到二维时域信号；

S6、对二维时域信号沿慢时间维进行傅里叶变换，并进行CFAR检测，当CFAR检测时的峰值大于设定阈值，则判定检测到动目标，实现动目标的检测。

进一步地，所述步骤S2中动目标接收到雷达发射的线性调频信号并返回回波信号被高轨卫星SAR的第一通道和第二通道接收时，线性调频信号与回波信号传输总距离R_n(t)为：

式中，c为光速；

τ₁为在慢时间t时刻，第一通道发射线性调频信号到达动目标时所用的时间，t＝nT，n为雷达发射信号的脉冲序号，T为线性调频信号的重复周期；