[發明專利]基于模糊c均值算法的多通道SAR動目標定位方法

有效

• 申請號: 201210390267.7
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102914776A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 陳士超;邢孟道;保錚;張雙喜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/06
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于模糊c均值算法的多通道SAR動目標定位方法，包括以下步驟：

(1)對接收雷達回波信號的各通道進行通道均衡操作，提高不同通道間幅相特性的一致性；

(2)對經過通道均衡后的各通道雷達回波信號分別進行成像處理，得到不同通道的SAR圖像；

(3)從不同通道中選擇其中一個通道作為參考通道，以此參考通道的SAR圖像作為基準，對其他通道的SAR圖像進行圖像配準，并對配準后的圖像利用相位偏置中心DPCA法得到雜波相消后的復圖像I_q,q=[1,2,...Q]，Q為SAR系統通道的總數;

(4)利用恒虛警檢測CFAR法對雜波相消后的復圖像進行檢測，得到動目標所在的位置坐標，將所得的各位置坐標作為一個待聚類樣本，采用模糊c均值算法對其進行聚類處理，得到目標的聚類中心x_i和動目標的隸屬度信息，其中i表示動目標所屬的類別號；

(5)利用動目標的隸屬度信息，判定動目標所屬類別，提取對應類別動目標的干涉相位，獲得動目標的距離向速度v_y，計算出動目標的偏移量Δx_i=y_iv_y/v_a，其中y_i為距離向上動目標到雷達航跡的最近距離，v_a為雷達平臺的運動速度；

(6)將動目標的聚類中心與偏移量相加，得到動目標的最終的正確定位位置。

2.根據權利要求1所述的基于模糊c均值算法的多通道SAR動目標定位方法，其中步驟(1)所述的對接收雷達回波信號的各通道進行通道均衡操作，按如下步驟進行：

(2a)將各通道雷達回波信號進行兩維傅里葉變換，使其變換到二維頻率域，再分別對信號的幅度和相位誤差進行多項式擬合，對因通道特性不一致所造成的信號幅相特性差異進行一次補償；

(2b)對經過一次幅相特性差異補償后的各通道回波信號，進行逆傅里葉變換，使其變換到距離多普勒域，再次對信號的幅度和相位誤差進行多項式擬合，對距離多普勒域中通道間幅相特性差異進行二次補償，進一步提高通道間信號的相干性。

3.根據權利要求1所述的基于模糊c均值算法的多通道SAR動目標定位方法，其中步驟(4)所述的將所得的各位置坐標作為一個待聚類樣本，采用模糊c均值算法對其進行聚類處理，得到目標的聚類中心和動目標的隸屬度信息，按如下步驟進行：

(4a)給定聚類類別數c₀，設定迭代停止閾值ε，初始化聚類原始模型i＝1,2,...c₀，設置迭代計數器b＝0，計算第k個樣本屬于第i類的隸屬度

μik(b)={Σj=1c0[(likbljkb)2m-1]}-1---1)]]>

其中l_ik=||z_k-p_i||₂＝(z_k-p_i)^T(z_k-p_i)，表示樣本z_k與聚類原型p_i之間的歐式距離，||·||₂表示二范數，T表示向量的轉置，m為加權系數，k＝1,2,...N，N表示樣本的總個數，如果lik(b)=0,]]>則μik(b)=1;]]>

(4b)用獲得的隸屬度計算聚類原型

pi(b+1)=Σk=1N[μik(b+1)]m·zkΣk=1N[μik(b+1)]m---2)]]>

(4c)如果則停止聚類處理，輸出隸屬度信息μ_ik和聚類中心p_i，否則b=b+1，返回步驟(4a)。

4.根據權利要求1所述的基于模糊c均值算法的多通道SAR動目標定位方法，其中步驟(5)所述的提取對應類別動目標的干涉相位，獲得動目標的距離向速度，通過如下公式進行：

其中，v_a為雷達平臺的運動速度，λ為發射信號的波長，R_i為動目標到雷達航線的最近距離,y_i為距離向上動目標到雷達航跡的最近距離，d_a為通道a與參考通道的間距，d_b為通道b與參考通道的間距，為第i類動目標的干涉相位：

其中4)式中的angle(·)為取相位函數，*表示取共軛；

I_a為通道a圖像與參考通道圖像的雜波相消結果：

Ia=G·exp[j(2πyi2vy2va2λRi-4πxiyivyvaλRi)]·exp(jπdayivyvaλRi)·sin(πdayivyvaλRi)---5)]]>

I_b為通道b圖像與參考通道圖像的雜波相消結果：

Ib=G·exp[j(2πyi2vy2va2λRi-4πxiyivyvaλRi)]·exp(-jπdbyivyvaλRi)·sin(πdbyivyvaλRi)---6)]]>

G為圖像包絡：

G=σisinc[Δfr(τ-2Ric)]sinc[Δfa(η-2xiva-2yivy2va2)]---7)]]>

其中，σ_i為動目標后向散射系數，sinc(x)=sin(x)/x為辛克函數，Δf_r為發射信號的帶寬，τ為快時間，c為光速，η為慢時間，x_i為聚類中心確定的動目標方位位置坐標，Δf_a為多普勒帶寬。