[發明專利]基于空-時匹配的雙基前視SAR雜波抑制方法

有效

• 申請號: 202110697657.8
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113435299B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李中余;劉竹天;葉宏達;于飛;孫稚超;武俊杰;楊建宇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N3/00;G01S7/292;G01S13/90
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種基于空?時匹配的雙基前視SAR雜波抑制方法，包括如下步驟：S1、建立BFSAR空間幾何模型，并進行系統參數初始化；S2、對回波信號進行距離脈沖壓縮，并對距離脈沖壓縮后的回波信號進行預處理與徙動校正；S3、根據BFSAR空間幾何模型建立空?時雜波模型，獲取待檢測單元雜波的空?時頻率信息；S4、對待檢測單元的最優匹配空?時濾波器進行設計，獲得約束優化問題；S5、利用粒子群優化算法求解約束優化問題，得到最優解；S6、根據最優解重構最優匹配空?時濾波器。本發明有效避免了傳統STAP算法中雜波協方差矩陣估計，消除了雙基前視SAR雜波非平穩性的影響，可在任意構型下建立最優匹配的空?時濾波器，實現了雙基前視SAR強非平穩雜波的抑制。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別涉及一種基于空-時匹配的雙基前視SAR雜波抑制方法。

背景技術

雙基前視合成孔徑雷達(Bistatic forward-looking synthetic apertureradar，BFSAR)通過將收、發雙站分置于不同的獨立平臺，可以突破傳統單基SAR的固有限制，獲取平臺飛行正前方的二維高分辨圖像。隨著現代應用中對遙感系統的要求不斷提高，BFSAR地面運動目標檢測技術在軍民領域中的需求日益迫切。然而，當BFSAR對地探測時，動目標回波通常將淹沒于地面靜止的強雜波背景中，因此，雜波抑制是運動目標檢測的關鍵步驟之一。

在單基正側視SAR中，其雜波回波是距離不相關的，即雜波角度-多普勒跡在不同距離單元具有相同的特性，但是在雙基前視SAR情況下，地面雜波具有強非平穩性，雜波的角度-多普勒跡隨距離單元變化而變化，存在距離相關性，從而為雙基前視SAR雜波的有效抑制帶來了極大的難度。

目前，雙基前視SAR的研究與文獻主要集中于靜止場景的成像算法，見文獻“R.Wang,O.Loffeld,Y.Neo,et al.Focusing Bistatic SAR Data in Airborne/Stationary Configuration[J].IEEE Transactions on Geoscience and RemoteSensing,2010,48(1):452-465”和“H.Shin and J.Lim.Omega-k Algorithm for AirborneForward-Looking Bistatic Spotlight SAR Imaging[J].IEEE Geoscience and RemoteSensing Letter,2009,6(2):312-316”。對于雙基前視SAR運動目標成像方面，近年來也有相關研究公開。見文獻“Z.Li,J.Wu,Y.Huang,Z.Sun and J.Yang.Ground-Moving TargetImaging and Velocity Estimation Based on Mismatched Compression for BistaticForward-Looking SAR[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2016,54(6):3277-3291”和“Z.Li,J.Wu,Z.Liu,Y.Huang,H.Yang and J.Yang.An Optimal2-D Spectrum Matching Method for SAR Ground Moving Target Imaging.IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing,2018,56(10):5961-5974”。這兩種方法可以實現運動目標的重聚焦與參數估計處理，但其在動目標信號的處理過程中均沒有考慮BFSAR地面強雜波的影響。當BFSAR雜波存在時，上述方法將面臨嚴重的性能損失。為了有效實現BFSAR運動目標指示，需首先對回波中的雜波進行抑制，主要的雜波抑制方法包括相位中心偏置天線(DPCA)方法和空時自適應處理(STAP)方法。見文獻“D.Cerutti-Maori andI.Sikaneta.A Generalization of DPCA Processing for Multichannel SAR/GMTIRadars.IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2013,51(1):560-572.”和“Ender,J.H G.Space-time processing for multichannel synthetic apertureradar[J].IEEE Electronics and Communication Engineering Journal,2002,11(1):29-38”。DPCA方法通過對消多通道回波來實現雜波抑制，但其要求SAR系統的速度、通道間距與脈沖重復頻率滿足嚴格的條件，從而可使不同通道的等效相位中心可在不同時域重合；然而，在BFSAR中，收發分置將導致上述條件難以滿足，進而影響BFSAR-DPCA的處理效果。STAP方法作為DPCA的擴展，其將一維信號處理擴展到了空-時二維域進行處理；但是由于BFSAR的雜波回波具有距離徙動，多普勒頻譜擴展以及非平穩特性，將導致該方法的雜波抑制性能嚴重惡化。