[发明专利]基于多普勒谱分析的SAR运动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达（SAR）技术领域，具体涉及一种基于多普勒谱分析的SAR运动目标检测方法。

背景技术

合成孔径雷达（SAR,SyntheticApertureRadar）图像的地面运动目标检测（GMTI）在军事及民用邻域都有广泛的应用，其中有使用多天线SAR的检测方法，也有使用单天线SAR的检测方法。使用多天线SAR的检测方法，如偏移相位中心天线（DPCA）方法、空时自适应滤波（STAP）等技术都是使用多个天线或天线阵列消除地杂波信号，从而检测出运动目标；另有顺轨干涉（ATI）方法，使用多个天线生成多幅SAR图像，检测这些图像间的相位差异，从而检测出运动目标。由于多天线SAR结构复杂，数据量和运算量非常庞大，在硬件成本和时间成本有限的情况下，采用单天线SAR进行动目标检测更合适。SAR图像中运动目标的速度可以被分解为沿距离向的分量和沿方位向的分量，这两个方向的速度分量都会对回波信号的多普勒谱造成影响。使用单天线SAR检测运动目标时，可通过分析回波信号的多普勒频谱检测出运动目标。

雷达成像平面的几何示意图如图7所示。在t=0时刻，雷达位于坐标原点(0,0)，雷达以速度V沿x轴方向（方位向）运动，此时某一点目标的位置是(x₀,R₀)，其速度可以分解为沿x轴方向的v_a和沿R轴方向（距离向）的v_r。其中，方位向是指沿雷达运动轨道的方向，距离向是指沿着雷达波发射的方向。目标回波信号的多普勒带宽B受目标的方位向速度影响，如公式（1）所示：

B=2(V-v2)2TλR0---(1)]]>

其中，λ为载波波长。运动目标回波的多普勒中心偏移由目标的距离向速度引起，多普勒中心频率f_c与距离向速度的关系如公式（2）所示：

fc=2vrλ---(2)]]>

由公式（1）和公式（2）可以看出，运动目标的多普勒带宽B和多普勒中心频率f_c必定与静止目标（v_a=0,v_r=0）不同，因此，通过遍历图像上的散射点，求取各点邻域内的B和f_c，再与静止背景的B和f_c对比即可检测出运动目标。传统的检测方法会对多普勒谱进行分析，计算多普勒带宽B和多普勒中心频率f_c，以表征方位向速度和距离向速度，并分别设定门限检测，再对两次检测结果取并集，这种方法的检测边界为矩形，如图8所示。然而，在恒虚警率确定的条件下，这种方法的检测概率无法达到最大，即目标被漏检的可能性较大。

发明内容

为了克服现有技术中SAR运动目标检测方法存在的检测概率不高缺陷，本发明提供一种将多普勒带宽B和多普勒中心频率f_c结合为一个测度，且只设定一个门限的SAR运动目标检测方法，具体的技术方案如下：

基于多普勒谱分析的SAR运动目标检测方法，用于对一SAR图像中的地面运动目标进行检测，包括如下步骤：

步骤S1，对SAR图像上的散射点取一矩形的邻域；