[发明专利]基于空-时匹配的双基前视SAR杂波抑制方法

权利要求书

1.基于空-时匹配的双基前视SAR杂波抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立BFSAR空间几何模型，并进行系统参数初始化；

S2、对回波信号进行距离脉冲压缩，并对距离脉冲压缩后的回波信号进行预处理与徙动校正；

S3、根据BFSAR空间几何模型建立空-时杂波模型，获取待检测单元杂波的空-时频率信息，根据杂波空-时频率的耦合关系，获得杂波谱的空-时分布信息；具体实现方法为：待检测单元杂波的空-时频率信息如下：

其中，f_d和f_s分别是地面杂波散射点的归一化多普勒频率和归一化空间频率，f_r是脉冲重复频率，V_T和V_R分别是发射机和接收机的飞行速度，ψ_T和ψ_R分别是地面杂波散射点相对于发射机和接收机的空间锥角，θ_R和分别是地面杂波散射点相对于接收机的方位角和俯仰角，θ_p表示接收机阵列与飞行方向的夹角，d和λ分别表示通道间距和信号波长；

待检测单元内杂波谱的空-时分布表示为：

θ_T和分别是杂波散射点相对于发射机的方位角和俯仰角，δ_T和δ_R分别表示发射机和接收机飞行方向相对于双基基线的夹角；

S4、根据杂波空-时分布信息，对待检测单元的最优匹配空-时滤波器进行设计，获得约束优化问题；具体实现方法为：对于通道数为N且脉冲数为K的系统，令设计的滤波器权系数为W_d，W_d是NK×1维的复数向量，表示为：

W_d＝[W_d1,W_d2,...,W_dnk,...,W_dNK]^T

其中，W_dnk为第nk维的权系数分量；

该滤波器的二维空-时频率响应表示为：

其中，为空-时导向矢量；S_t∈K×1和S_s∈N×1分别为时间与空间导向矢量，分别表示为：

该滤波器对运动目标的响应表示为其中，V_t∈K×1和V_s∈N×1分别为运动目标的时间与空间导向矢量；

将接收波束进行均匀划分为Q个子波束，Q由合成孔径长度L_syn与方位分辨率ρ_a决定，表示为Q＝L_syn/ρ_a；经波束划分后，认为接收机中的杂波信号是由这Q个方向的杂波回波叠加得到的；因此，为实现双基前视SAR非平稳杂波的有效抑制，只需滤波器在Q个子波束方向的空-时频率响应为零；根据上述思路，建立如下的约束优化问题：

其中，ε为观测噪声误差容限；{f_u(W_d)∣u＝1,2,3}为目标函数，表示为：

其中，f_di和f_si为第i个子波束方向上的归一化多普勒频率与归一化空间频率；目标函数f₁(W_d)和f₂(W_d)分别代表空-时滤波器在Q个子波束方向上设置的凹口平均值和方差；目标函数f₃(W_d)将决定空-时滤波器凹口的宽度，f₃(W_d)由两部分组成：sumR_L(W_d)和sumR_R(W_d)，sumR_L(W_d)和sumR_R(W_d)分别为滤波器凹口左侧与右侧的二维频率响应之和，表示为：

其中，Δf_d为一个常数多普勒频率；

S5、利用粒子群优化算法求解约束优化问题，得到约束优化问题的最优解；

S6、根据粒子群优化算法求解得到的最优解，重构最优匹配空-时滤波器，并利用重构的最优匹配空-时滤波器对待检测单元进行滤波，得到非平稳杂波抑制后的信号。