CN108008384A - 基于改进dbf的运动目标检测方法、装置及电子设备 - Google Patents

基于改进dbf的运动目标检测方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明适用于雷达技术领域，提供了一种基于改进DBF的运动目标检测方法、装置及电子设备，所述运动目标检测方法包括：获取各子孔径的回波信号；并分别进行距离压缩处理，得到各子孔径的距离压缩信号；将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，得到各子孔径的单频回波信号；将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。本发明能够有效抑制HRWS SAR系统的杂波，并且能够提高运动目标的检测概率。

Description

基于改进DBF的运动目标检测方法、装置及电子设备
技术领域
本发明属于雷达识别技术领域，尤其涉及一种基于改进DBF的运动目标检测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是一种主动式的对地观测系统，可安装在飞机(机载)、卫星(星载)等飞行平台上，SAR系统利用合成孔径原理，实现高分辨的微波成像，全天时、全天候对地实施观测、并具有一定的地表穿透能力。
从星载SAR应用于遥感成像开始，人们为了增加SAR图像中所包含的信息量，始终在朝着提高分辨率和测绘带宽的方向努力。高分辨率可以提供更精细的目标特征，宽测绘带可以提供更广阔的场景信息，因此，高分辨率宽测绘带(High-Resolution Wide-Swath，HRWS)星载SAR技术能够为人们提供更广阔、丰富、精细的地物信息，有利于SAR图像的准确解译以及热点区域的快速信息提取。
HRWS SAR系统是一种单平台的偏置相位中心方位多通道高分辨率宽测绘带系统，HRWS作为星载SAR发展的重要方向之一，除了成像功能之外，另一个重要功能是地面动目标显示(Ground Moving Target Indication，GMTI)功能，为了在HRWS SAR系统中实现GMTI功能，首先需要解决的问题是杂波抑制，现有的大多数多通道杂波抑制方法中，其有效的前提是每个子孔径的回波信号不存在欠采样引入的多普勒模糊，因此现有的多通道杂波抑制方法难以有效抑制HRWS SAR系统的杂波。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于改进DBF的运动目标检测方法，能够有效抑制HRWS SAR系统的杂波，并且能够提高运动目标的检测概率。
本发明实施例的第一方面提供了一种基于改进DBF的运动目标检测方法，应用于高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统，所述运动目标检测方法包括：
获取所述高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统的各子孔径的回波信号；
将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，得到各子孔径的距离压缩信号；
将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，得到各子孔径的单频回波信号；
将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；
将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；
将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。
本发明实施例的第二方面提供了一种基于改进DBF的运动目标检测装置，应用于高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统，所述运动目标检测装置包括：
获取单元，用于获取所述高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统的各子孔径的回波信号；
距离压缩单元，用于将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，得到各子孔径的距离压缩信号；
去调频处理单元，用于将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，得到各子孔径的单频回波信号；
变换单元，用于将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；
杂波抑制单元，用于将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；
运动目标确定单元，用于将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。
本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如任一项所述运动目标检测方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如任一项所述运动目标检测方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本发明通过获取各子孔径的回波信号，将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。可以看出，本发明通过把分布在多个脉冲重复周期的信号去调频为固定频率的单频信号，使得杂波抑制的自由度减少(若自由度数量较大，当对通道数的要求增加时，硬件成本会增加，通道失配问题也会更严重)，从而能够有效抑制杂波。并且，本发明通过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器进行双门限运动目标检测，还能够有效提高运动目标的检测概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于改进DBF的运动目标检测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的基于改进DBF的运动目标检测装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
需要指出的是，在无特殊说明的情况下，本实施例中的HRWS SAR系统是指单平台的偏置相位中心方位多通道系统。
首先对与本发明实施例相关的现有技术进行说明，数字波束形成(Digital BeamForming，DBF)是指对阵列信号进行加权求和，即用权矢量与阵列信号作内积，DBF的本质是选定特定空间角度的信号。自适应DBF是指，权矢量能够跟着外界环境和系统本身的变化而自适应地调整，等价于保证目标方向为峰值情况下，使得杂波和噪声被最大化的抑制。所谓自适应，有两层含义，一是对环境的变化作自适应，如干扰信号波达方向的变化，自适应DBF可以自动调整权矢量来跟踪干扰信号方向的变化；二是对系统本身变化的自动调节能力，如对阵列天线与通道间的幅相不一致性的变化具有自动的调节功能。
基于自适应DBF解多普勒模糊的思想，杂波方向(包括模糊的方向)需要出现零陷，此外，零陷还需要出现在模糊的运动目标方向，因此自由度数量将会增大。自由度数量较大时，若对通道数的要求增加，硬件成本也会增加，此外通道失配问题也会更严重。
图1示出了本发明实施例提供的基于改进DBF的运动目标检测方法的流程示意图，应用于高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统，详述如下：
在步骤101中、获取所述高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统的各子孔径的回波信号；
在本发明实施例中，SAR发射信号，发射信号在探测到目标后被返回，各子孔径接收回波信号(发射信号探测到目标后的返回信号)。
在步骤102中、将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，得到各子孔径的距离压缩信号；
在本发明实施例中，基于步骤101中获取的各子孔径的回波信号，分别进行距离向压缩预处理，具体的，可以进行二维时域的距离压缩，也可以进行多普勒域的距离压缩，距离向压缩后，目标沿多普勒频率轴是混叠的。
需要说明的是，在HRWS SAR系统中，由于脉冲重复频率小于Ba(Ba为多普勒带宽)，所以单个子孔径的信号都是欠采样的。以多普勒模糊数为3为例，实际频谱形状为类辛格函数(sinc)，在可见频率[-PRF/2,PRF/2]内(其中，PRF为脉冲重复频率)，每个频率都实际对应着3个频率分量，解多普勒模糊就是要将这3个频率分量分别还原出来，从而得到[-3PRF/2,3PRF/2]内的频谱，虽然每个子孔径的回波信号是混叠的，但可见频率[-PRF/2,PRF/2]内每个频率对应的3个频率分量视角是不同的，因此可以利用空域滤波解多普勒模糊，以Ba/PRF＝3为例，每个多普勒单元存在3个频率，利用DBF将峰值指向其中某一个频率分量，然后将零陷分别指向其他频率分量，利用该技术解多普勒模糊所需要的自由度等于多普勒模糊数。
示例性的，SAR子孔径数量为M，D表示相邻子孔径的间距，对于一个运动目标P，设m＝1,2,…,M，子孔径m接收到的回波经距离压缩后可以表示为：
其中，fr表示距离频率，t表示方位时间，σs表示与运动目标后向散射系数相关的复常数，Wr(·)表示距离包络的频域形式，Δtm＝Dm/vs，Dm表示等效相位中心(EffectivePhase Center，EPC)并可以表示为Dm＝(m-1)D/2，vs为载机速度，tc为波束中心的方位时间，R0表示运动目标P与载机的最近斜距，Rm(t)表示运动目标P与第m个EPC的瞬时斜距，Rm(t)可以描述为：
在步骤103中、将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，得到各子孔径的单频回波信号；
需要说明的是，SAR系统中的去调频处理是针对线性调频信号的一种聚焦方法，它通过去除不同延迟时间线性调频信号的调频率，从而达到对线性调频信号聚焦的效果，运算简单，其原理是采用一个时间固定、频率和调频率相同的线性调频信号作为参考函数，与回波信号作差频处理，从而使回波信号变成单频信号，且其频率与回波相对参考函数的延迟时间成正比例关系。
在本发明实施例中，根据HRWS SAR的回波信号构建去调频参考函数，把跨越了多个PRF周期的线性调频信号变换为固定频率的单频信号。
可选的，通过去调频参考函数对所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，其中，所述去调频参考函数为：
其中，fr表示距离频率，t表示方位时间，j为虚数单位，f0表示雷达的中心频率，vs表示雷达的载机速度，c表示光速，R0表示雷达到运动目标的最近斜距，Δtm＝Dm/vs，m＝1,2,…,M，M为子孔径数量，Dm表示等效相位中心并可以表示为Dm＝(m-1)D/2，D表示相邻子孔径的间距。
去调频处理后，运动目标的回波信号可以描述为：
其中，τ表示距离时间，fa表示单频信号，σs表示与运动目标后向散射系数相关的复常数，Gr表示距离压缩增益，θc为方位斜视角，运动目标的多普勒中心频率为fdc＝-2vr/λ，Br表示信号带宽，Ta表示雷达发射信号的照射时间，tc为波束中心的方位时间，λ表示发射信号的波长。
根据上述对运动目标的回波信号的描述可知，目标的回波在去调频后变为单频信号，且其频率与其方位斜视角度θc成正比，可表示为：
基带[-PRF/2,PRF/2]之内的多普勒频率正确，然而基带之外的多普勒频率折叠到基带之内。所以，在基带[-PRF/2,PRF/2]之内，上述目标的回波在去调频后变为单频信号可被改写为：
其中，且满足l∈[-L,L]，L为正整数，2L+1为多普勒模糊数，PRF为脉冲重复频率。
另外，对于杂波信号的去跳频结果，由于基带[-PRF/2,PRF/2]之内的静止目标与折叠到其中的静止目标共同组成了杂波，所以在基带[-PRF/2,PRF/2]之内，杂波如下式所示：
因为所有方向的静止目标共同组成了杂波，因此去调频处理之后杂波信号仍然跨越了多个脉冲重复频率周期。
在步骤104中、将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；
在本发明实施例中，将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，可以节省计算离散傅里叶变换所需要的乘法次数。
在步骤105中、将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；
为了降低杂波抑制所需要的DOFs，使用最优化权矢量对阵列信号各分量进行相位补偿，使主波束指向运动目标方向，而在杂波方向形成零陷，从而实现杂波抑制。去调频之后，由于模糊的运动目标方向无用再出现零陷，因此自由度数大大减少(为2L+2，即多普勒模糊数加1)。
作为可选的实施方式，上述步骤105可以通过以下方式实现：
通过最优化权矢量对所述阵列信号的各分量分别进行相位补偿，以使主波束指向运动目标方向，且，杂波方向形成零陷。
作为可选的实施方式，在步骤105之前，所述运动目标检测方法还包括：
通过分析各子孔径的杂波信号及所述单频回波信号的空时二维信息，确定所述阵列信号各分量的杂波方向；
需要说明的是，在本发明实施例中，所述阵列信号各分量的杂波方向包括各分量的模糊的杂波方向。
利用增大约束数量，分别对所述阵列信号的各分量的杂波方向形成约束。
在本发明实施例中，利用增大约束数量，于运动目标方向的附近(即杂波方向)形成约束，能够将主波束平坦的展宽，从而有效减缓了运动目标方向约束的不精确带来的能量损失，进而避免了杂波抑制的运算量问题。
作为进一步的实施例，上述利用增大约束数量，分别对所述阵列信号的各分量的杂波方向形成约束，具体可以通过以下实施方式进行实现：
通过最优权矢量进行加权求和完成杂波抑制，所述最优权矢量表示为：
其中，R为杂波加噪声协方差矩阵，l＝[-L,L+1]，L为正整数，Al＝[as(l,PRF/2)ac(-L)…ac(l)…ac(L)]，其中，as表示目标的方向矢量，PRF为脉冲重复频率，ac(-L)…ac(l)…ac(L)表示杂波的方向矢量。
本发明实施例中，上述利用增大约束数量，分别对所述阵列信号的各分量的杂波方向形成约束的步骤可以等价为如下数学问题：
Al＝[as(l,PRF/2)ac(-L)…ac(l)…ac(L)]
其中，ac(-L)…ac(l)…ac(L)表示杂波的方向矢量，利用很多现有的算法求解从而得到最优权矢量
在本发明实施例中，通过最优权矢量Wopt,l加权求和，在不需要提前已知径向速度的情况下即可完成杂波抑制，从而可以有效解决杂波抑制的运算量问题。
在步骤106中、将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。
在本发明实施例中，将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率(Constant False-Alarm Rate，简称CAFR)检测器和二进制多次积累检测器(双门限检测)，即单门限CAFR检测器与二进制多次积累检测器的级联，首先第一次检测的结果用“0”或“1”表示，然后将该检测结果输入到长度为L的延迟线，并作滑窗式二进制积累，其积累的结果再进行第二次检测，最后得到最终检测结果。
考虑到本实施例中的杂波抑制方法只于杂波的方向出现零陷，因此利用本实施例中提出的杂波抑制方法提取位于第i个模糊区的运动目标时，存在于其他模糊区的运动目标同样会被提取出来，只是其能量要小于提取该模糊区的运动目标时。因此，本发明通过首先获取主波束指向各个模糊区时的杂波抑制结果，然后对杂波抑制结果分别进行CFAR检测，最后对检测结果进行二次检测(二进制多次积累检测器)，从而可以有效提高运动目标的检测概率。
由上可知，本发明通过获取各子孔径的回波信号，将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。可以看出，本发明通过把分布在多个脉冲重复周期的信号去调频为固定频率的单频信号，使得杂波抑制的自由度减少(若自由度数量较大，当对通道数的要求增加时，硬件成本会增加，通道失配问题也会更严重)，从而能够有效抑制杂波。并且，本发明通过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器进行双门限运动目标检测，还能够有效提高运动目标的检测概率。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图2示出了本发明实施例提供的基于改进DBF的运动目标检测装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
一种基于改进DBF的运动目标检测装置2，应用于高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统，包括：获取单元21，距离压缩单元22，去调频处理单元23，变换单元24，杂波抑制单元25和运动目标确定单元26。
获取单元21，用于获取所述高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统的各子孔径的回波信号；
距离压缩单元22，用于将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，得到各子孔径的距离压缩信号；
去调频处理单元23，用于将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，得到各子孔径的单频回波信号；
变换单元24，用于将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；
杂波抑制单元25，用于将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；
运动目标确定单元26，用于将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。
可选的，上述杂波抑制单元25还用于：
通过最优化权矢量对所述阵列信号的各分量分别进行相位补偿，以使主波束指向运动目标方向，且，杂波方向形成零陷。
可选的，运动目标检测装置2还包括：
杂波分析单元，用于通过分析各子孔径的杂波信号及所述单频回波信号的空时二维信息，确定所述阵列信号的各分量的杂波方向；
杂波约束单元，用于在杂波抑制单元25将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制之前，利用增大约束数量，分别对所述杂波分析单元确定的所述阵列信号的各分量的杂波方向形成约束。
由上可知，本发明通过获取各子孔径的回波信号，将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。可以看出，本发明通过把分布在多个脉冲重复周期的信号去调频为固定频率的单频信号，使得杂波抑制的自由度减少(若自由度数量较大，当对通道数的要求增加时，硬件成本会增加，通道失配问题也会更严重)，从而能够有效抑制杂波。并且，本发明通过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器进行双门限运动目标检测，还能够有效提高运动目标的检测概率。
图3是本发明一实施例提供的电子设备的示意图。如图3所示，该实施例的电子设备3包括：处理器30、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器30上运行的计算机程序32。所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各个基于改进DBF的运动目标检测方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤106。或者，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示单元21至26的功能。
示例性的，所述计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器31中，并由所述处理器30执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序32在所述电子设备3中的执行过程。例如，所述计算机程序32可以被分割成获取单元，距离压缩单元，去调频处理单元，变换单元，杂波抑制单元和运动目标确定单元，各单元具体功能如下：
获取单元，用于获取所述高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统的各子孔径的回波信号；
距离压缩单元，用于将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，得到各子孔径的距离压缩信号；
去调频处理单元，用于将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，得到各子孔径的单频回波信号；
变换单元，用于将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；
杂波抑制单元，用于将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；
运动目标确定单元，用于将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。
所述电子设备3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电子设备可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是电子设备3的示例，并不构成对电子设备3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器31可以是所述电子设备3的内部存储单元，例如电子设备3的硬盘或内存。所述存储器31也可以是所述电子设备3的外部存储设备，例如所述电子设备3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述电子设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储所述计算机程序以及所述电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于改进DBF的运动目标检测方法，应用于高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统，其特征在于，所述运动目标检测方法包括：
获取所述高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统的各子孔径的回波信号；
将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，得到各子孔径的距离压缩信号；
将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，得到各子孔径的单频回波信号；
将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；
将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；
将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。
2.根据权利要求1所述的运动目标检测方法，其特征在于，所述将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，包括：
通过最优化权矢量对所述阵列信号的各分量分别进行相位补偿，以使主波束指向运动目标方向，且，杂波方向形成零陷。
3.根据权利要求2所述的运动目标检测方法，其特征在于，所述将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制之前，所述运动目标检测方法还包括：
通过分析各子孔径的杂波信号及所述单频回波信号的空时二维信息，确定所述阵列信号各分量的杂波方向；
利用增大约束数量，分别对所述阵列信号的各分量的杂波方向形成约束。
4.根据权利要求3所述的基于改进DBF的运动目标检测方法，其特征在于，所述利用增大约束数量，分别对所述阵列信号的各分量的杂波方向形成约束，包括：
通过最优权矢量进行加权求和完成杂波抑制，所述最优权矢量表示为：
<mrow> <msub> <mi>W</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>p</mi> <mi>t</mi> <mo>,</mo> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mi>R</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <msub> <mi>A</mi> <mi>l</mi> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>A</mi> <mi>l</mi> <mi>H</mi> </msubsup> <msup> <mi>R</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <msub> <mi>A</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mi>F</mi> </mrow>
其中，R为杂波加噪声协方差矩阵，l＝[-L,L+1]，L为正整数，Al＝[as(l,PRF/2)ac(-L)…ac(l)…ac(L)]，其中，as表示目标的方向矢量，PRF为脉冲重复频率，ac(-L)…ac(l)…ac(L)表示杂波的方向矢量。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于改进DBF的运动目标检测方法，其特征在于，所述对所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，包括：
通过去调频参考函数对所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，其中，所述去调频参考函数为：
<mrow> <msub> <mi>H</mi> <mi>m</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>exp</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>v</mi> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>cR</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，fr表示距离频率，t表示方位时间，j为虚数单位，f0表示雷达的中心频率，vs表示雷达的载机速度，c表示光速，R0表示雷达到运动目标的最近斜距，Δtm＝Dm/vs，m＝1,2,…,M，M为子孔径数量，Dm表示等效相位中心并可以表示为Dm＝(m-1)D/2，D表示相邻子孔径的间距。
6.一种基于改进DBF的运动目标检测装置，应用于高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统，其特征在于，所述运动目标检测装置包括：
获取单元，用于获取所述高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统的各子孔径的回波信号；
距离压缩单元，用于将所述获取的各子孔径的回波信号分别进行距离压缩处理，得到各子孔径的距离压缩信号；
去调频处理单元，用于将所述各子孔径的距离压缩信号分别进行去调频处理，得到各子孔径的单频回波信号；
变换单元，用于将所述各子孔径的单频回波信号分别进行方位快速傅氏变换，得到阵列信号；
杂波抑制单元，用于将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制，得到各子孔径经杂波抑制后的回波信号；
运动目标确定单元，用于将所述各子孔径经杂波抑制后的回波信号依次经过恒虚警率检测器和二进制多次积累检测器，从而确定运动目标。
7.如权利要求6所述的运动目标检测装置，其特征在于，所述杂波抑制单元还用于：
通过最优化权矢量对所述阵列信号的各分量分别进行相位补偿，以使主波束指向运动目标方向，且，杂波方向形成零陷。
8.如权利要求7所述的运动目标检测装置，其特征在于，所述运动目标检测装置还包括：
杂波分析单元，用于通过分析各子孔径的杂波信号及所述单频回波信号的空时二维信息，确定所述阵列信号的各分量的杂波方向；
杂波约束单元，用于在所述杂波抑制单元将所述阵列信号的各分量分别进行杂波抑制之前，利用增大约束数量，分别对所述杂波分析单元确定的所述阵列信号的各分量的杂波方向形成约束。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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