[发明专利]一种基于序贯SAR图像的地面运动目标检测与跟踪方法

说明书

本发明公开了一种基于序贯SAR图像的地面运动目标检测与跟踪方法，为机载雷达、无人机成像雷达和地理测绘雷达对地探测模式提供高性能处理算法，可以有效提高未知信息的运动目标的检测和定位性能；本方法提出了一种新的地面运动目标跟踪技术，使得机载雷达、无人机成像雷达和地理测绘雷达对地感知和探测能力得到很大提升；本方法为机载雷达、无人机成像雷达和地理测绘雷达提供高精度地面未知信息的运动目标跟踪与定位的处理方法，突破了未知运动目标精确跟踪关键技术，为动态环境下移动目标的精准定位和跟踪提供技术支撑；除机载雷达外，本方法也为其他领域如星载雷达的运动目标检测与跟踪提供一种SAR‑GMTI处理的解决方案。

技术领域

本发明涉及机载雷达地面感知技术，特别是一种基于序贯SAR图像的地面运动目标检测与跟踪方法。

背景技术

多通道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天候条件下实现二维高分辨成像的能力，在军事应用和交通监视等领域，除了获取高分辨SAR图像外，还具有对地面运动目标进行检测的能力，即地面动目标指示能力(Ground Moving TargetIndication，GMTI)，而国内许多科研机构对SAR-GMTI技术已经展开了研究和试验。多通道SAR-GMTI系统能够有效利用各个通道间信息，有效的抑制杂波并保留动目标信息，同时为动目标的测速定位提供更多的自由度。

目前常用的多通道SAR-GMTI技术主要包括了相位中心偏置天线(DisplacedPhase Center Antenna，DPCA)技术、沿航迹干涉(Along-Track Interferometry，ATI)以及空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing，STAP)技术。但以上基于SAR-GMTI的处理技术由于随着平台的运动，除非采用聚束工作模式，否则都只能获得运动目标的一次检测结果，即只有一个点迹，无法对动目标进行跟踪。

与本专利最接近的现有技术发表于《遥感遥测》期刊的《一种视频SAR运动目标成像算法》，提出了一种基于极坐标算法的视频SAR运动目标成像的方法，可以实现聚束模式下地面运动目标的成像和检测。但现有技术仅限于对聚束SAR模式下使用，应用场景通常比较小，无法对大面积的地面场景或感兴趣区域进行运动目标检测和跟踪，此外，该方法为了获得较高的性能通常对成像分辨率和成像帧率有较高的要求，这就必然造成运算量庞大的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于序贯SAR图像的地面运动目标检测与跟踪方法，从而应用于条带成像模式下，针对大幅场景完成地面运动目标的检测、定位和航迹关联，实现未知运动目标的跟踪。

技术方案：本发明所述的一种基于序贯SAR图像的地面运动目标检测与跟踪方法，包括以下步骤：

(1)设计一个多通道联合自适应杂波抑制器w_opt＝μR^-1a(v_r)，对1～n个通道的数据进行杂波抑制，其中R(i,j)＝E{Z(i,j)Z^H(i,j)}为多通道联合数据协方差矩阵，为由1～n个通道的(i,j)坐标位置处的数据构成的多通道联合数据矢量；

(2)设计一个二维恒虚警检测器，对杂波抑制后的结果进行运动目标检测，当每个检测单元的幅度S(i,j)同时满足下列五个条件，则判定图像中(i,j)坐标位置检测到目标：

S(i,j)≥K₁S_cv(i,j)

S(i,j)≥K₂S_cv(i,j-1)

S(i,j)≥K₂S_cv(i,j+1)

S(i,j)≥K₂S_cv(i-1,j)