[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

技術領域：

本發明屬于雷達技術領域，涉及多通道SAR體制下動目標的精確定位方法，可作為進一步的目標跟蹤和參數估計基礎。

背景技術：

在現代化高科技復雜戰爭背景下，及時有效的獲取戰場上的信息至關重要，合成孔徑雷達SAR作為一種重要的微波遙感成像雷達以其獨特的全天時、全天候以及功能多樣化的特點，使其在諸多領域得到了廣泛的應用，尤其是它能夠在成像的同時實現地面運動目標的檢測和定位。多通道SAR動目標檢測體制不需要空時兩維算法中的雜波協方差矩陣的估計過程，運算量少，便于進行數據的實時處理，具有很強的實用性。

在高分辨的SAR圖像中實現動目標的精確位置檢測和定位是戰場感知的關鍵，但是由于運動目標本身的速度特性，在SAR成像的脈壓過程中對動目標而言不可避免的存在失配現象，導致了雜波對消后恒虛警檢測得到的多個位置坐標圍繞動目標的真實位置占有多個像素單元，使得動目標的真實位置難以確定，也就無法實現動目標的精確定位。對此問題目前還沒有相關文獻，工程實踐中往往采用直接將坐標位置取平均的方法來確定目標的質心位置，精度差，沒有利用各目標的隸屬度信息，無法實現運動目標相位信息的正確提取，也就無法提取出理想的干涉相位，繼而使得相關參數估計的準確性無法保證，不利于后續的目標跟蹤和進一步的參數估計等處理。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于模糊c均值算法的多通道SAR動目標精確定位方法，以解決現有技術無法獲得動目標的隸屬度信息，無法實現動目標定位所需要的干涉相位的準確提取問題。

實現本發明目的的技術思路是，采用模糊c均值算法FCM在確定聚類中心的同時記錄各個位置點所屬類別，保留運動目標的正確相位信息，以成功地提取出干涉相位，實現動目標位置的精確定位。具體步驟包括如下：

(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。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1）目標位置定位精確

本發明利用模糊c均值算法獲得動目標的聚類中心和隸屬度信息，利用動目標的隸屬度信息，判定動目標所屬類別，成功提取對應類別動目標的干涉相位，通過干涉相位獲得距離向速度，從而計算出動目標的偏移量，能實現動目標的最終精確定位。而現有技術在工程實踐中直接通過求取所得目標位置的平均值作為目標的定位位置，精度差，沒有利用目標的隸屬度信息，無法獲得正確的干涉相位。

2）為雷達數據后處理提供參考

本發明可以為雷達數據的后處理過程提供參考，如對動目標的質心運動軌跡提取和進一步的參數估計，獲得的聚類中心即為動目標的質心。

仿真和實測數據的實驗結果表明，本發明基于FCM算法的多通道SAR動目標定位方法可以有效的實現動目標的精確定位，有利于后續的目標跟蹤和進一步的參數估計。

附圖說明

圖1是本發明的總流程圖；

圖2是本發明對仿真數據在只有距離向速度情形下處理所得的聚類結果示意圖；

圖3是本發明對仿真數據在同時具有距離向速度和方位向速度情形下處理所得的聚類結果示意圖；

圖4是本發明所用實測數據的動目標布置示意圖；

圖5是本發明對實測數據處理所得的聚類結果示意圖；