[发明专利]基于空-时匹配的双基前视SAR杂波抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于空‑时匹配的双基前视SAR杂波抑制方法，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；S4、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；S5、利用粒子群优化算法求解约束优化问题，得到最优解；S6、根据最优解重构最优匹配空‑时滤波器。本发明有效避免了传统STAP算法中杂波协方差矩阵估计，消除了双基前视SAR杂波非平稳性的影响，可在任意构型下建立最优匹配的空‑时滤波器，实现了双基前视SAR强非平稳杂波的抑制。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种基于空-时匹配的双基前视SAR杂波抑制方法。

背景技术

双基前视合成孔径雷达(Bistatic forward-looking synthetic apertureradar，BFSAR)通过将收、发双站分置于不同的独立平台，可以突破传统单基SAR的固有限制，获取平台飞行正前方的二维高分辨图像。随着现代应用中对遥感系统的要求不断提高，BFSAR地面运动目标检测技术在军民领域中的需求日益迫切。然而，当BFSAR对地探测时，动目标回波通常将淹没于地面静止的强杂波背景中，因此，杂波抑制是运动目标检测的关键步骤之一。

在单基正侧视SAR中，其杂波回波是距离不相关的，即杂波角度-多普勒迹在不同距离单元具有相同的特性，但是在双基前视SAR情况下，地面杂波具有强非平稳性，杂波的角度-多普勒迹随距离单元变化而变化，存在距离相关性，从而为双基前视SAR杂波的有效抑制带来了极大的难度。

目前，双基前视SAR的研究与文献主要集中于静止场景的成像算法，见文献“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”。对于双基前视SAR运动目标成像方面，近年来也有相关研究公开。见文献“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”。这两种方法可以实现运动目标的重聚焦与参数估计处理，但其在动目标信号的处理过程中均没有考虑BFSAR地面强杂波的影响。当BFSAR杂波存在时，上述方法将面临严重的性能损失。为了有效实现BFSAR运动目标指示，需首先对回波中的杂波进行抑制，主要的杂波抑制方法包括相位中心偏置天线(DPCA)方法和空时自适应处理(STAP)方法。见文献“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方法通过对消多通道回波来实现杂波抑制，但其要求SAR系统的速度、通道间距与脉冲重复频率满足严格的条件，从而可使不同通道的等效相位中心可在不同时域重合；然而，在BFSAR中，收发分置将导致上述条件难以满足，进而影响BFSAR-DPCA的处理效果。STAP方法作为DPCA的扩展，其将一维信号处理扩展到了空-时二维域进行处理；但是由于BFSAR的杂波回波具有距离徙动，多普勒频谱扩展以及非平稳特性，将导致该方法的杂波抑制性能严重恶化。