CN108020834B - 基于改进edpca的运动目标检测方法、装置及电子设备 - Google Patents

基于改进edpca的运动目标检测方法、装置及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN108020834B
CN108020834B CN201711122778.XA CN201711122778A CN108020834B CN 108020834 B CN108020834 B CN 108020834B CN 201711122778 A CN201711122778 A CN 201711122778A CN 108020834 B CN108020834 B CN 108020834B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sub
aperture
clutter suppression
moving target
representing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711122778.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108020834A (zh
Inventor
侯丽丽
张骞
朴春慧
刘玉红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shijiazhuang Tiedao University
Original Assignee
Shijiazhuang Tiedao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shijiazhuang Tiedao University filed Critical Shijiazhuang Tiedao University
Priority to CN201711122778.XA priority Critical patent/CN108020834B/zh
Publication of CN108020834A publication Critical patent/CN108020834A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108020834B publication Critical patent/CN108020834B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
    • G01S13/9029—SAR image post-processing techniques specially adapted for moving target detection within a single SAR image or within multiple SAR images taken at the same time
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9094—Theoretical aspects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/414—Discriminating targets with respect to background clutter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/415—Identification of targets based on measurements of movement associated with the target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/418—Theoretical aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明适用于雷达技术领域，提供了一种基于改进EDPCA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进行距离向压缩预处理；将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。本发明能够有效抑制HRWS SAR系统进行运动目标检测中混叠的杂波，并能够减少运算量。

Description

基于改进EDPCA的运动目标检测方法、装置及电子设备
技术领域
本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种基于改进EDPCA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
从星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称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，简称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作为星载SAR发展的重要方向之一，除了遥感成像，另一个重要功能是地面移动目标指示(Ground Moving Target Indication，GMTI)。GMTI的主要任务是如何有效的检测运动目标，并对其进行成像和定位。为了在HRWS SAR系统中实现GMTI功能，首要步骤是进行运动目标检测，然而，由于SAR下侧视的工作体制，使得背景杂波的能量很强，运动目标通常淹没于背景杂波内，因此杂波抑制成为了实现GMTI功能首先需要解决的问题。在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无法有效抑制HRWS SAR系统的杂波。
为了实现运动目标检测，学者们提出了多种多通道杂波抑制方法，例如，基于相位中心偏置天线(Displaced Phase Center Antenna，简称DPCA)进行杂波抑制，然而，对于HRWS SAR系统，由于其子孔径的回波沿多普勒频率轴是混叠的，位于不同模糊带的分量具有不同的延迟相位，因此无法同时补偿所有分量的延迟相位，从而导致DPCA无法有效抑制HRWS SAR系统的杂波。国外学者Delphine Cerutti-Maori和Ishuwa Sikaneta于2010年将两通道的DPCA扩展到多通道，这种多通道的动目标检测方法称为扩展的DPCA(ExtendedDPCA，简称EDPCA)，EDPCA在SAR图像域构建类似空域滤波的方法进行杂波抑制；最后对杂波抑制结果进行恒虚警率(Constant False-Alarm Rate，简称CFAR)检测，从而实现运动目标检测。
然而，在实现本发明的过程中，本申请的发明人发现，在HRWS SAR系统中，使用EDPCA进行杂波抑制至少存在如下问题：第一，由于真实静止目标、虚假静止目标以及真实运动目标、虚假运动目标在SAR图像域的方向矢量是不同的，因此使用EDPCA进行杂波抑制将大大增加杂波抑制所需要的自由度(DOFs)，杂波抑制的DOFs等于2倍多普勒模糊数(2·(2L+1))。第二，径向速度和方位向速度的二维搜索虽然可以有效减轻运动目标的信噪比(SNR)损失，但将大大增加运算量。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于改进EDPCA的运动目标检测方法、装置、电子设备及计算度可读存储介质，能够有效抑制HRWS SAR系统进行运动目标检测中混叠的杂波，降低杂波抑制所需要的DOFs，并能够减少运算量。
本发明实施例的第一方面提供了一种基于改进EDPCA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并进行距离向压缩预处理；
将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；
基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；
基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。
本发明实施例的第二方面提供了一种基于改进EDPCA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：
预处理单元，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并进行距离向压缩预处理；
成像处理单元，将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；
杂波抑制单元，用于基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；
运动目标确定单元，用于基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。
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并进行距离向压缩预处理；将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。可以看出，一方面，本发明通过采用多方向约束方式仅在真实静止目标和虚假静止目标的方向形成零点，不仅可以有效抑制混叠的杂波，还可以降低杂波抑制所需要的DOFs。另一方面，本发明通过采用二维方位压缩技术，在径向速度未知的情况下，正确校正了真实运动目标的距离走动，能够避免距离走动带来的SNR损失。
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EDPCA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EDPCA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。
首先对本发明实施例所涉及的相关技术进行说明，对于传统的单通道SAR系统，由于受最小天线面积的制约，方位向的高分辨率与距离向的宽测绘带是无法同时获取的。为了突破最小天线面积的制约，学者们提出了多种解决方案，其中单平台的偏置相位中心方位多通道系统由于在工程上易于实现而得到了广泛的研究和应用。其基本思想是以较低的脉冲重复频率(Pulse Recurrence Frequency，简称PRF)来获取大多普勒带宽的信号，然后通过空间维采样的增加弥补时间维采样的不足。
偏移相位中心天线(Displaced Phase Center Antenna，DPCA)技术是解决由平台运动导致杂波谱展宽的一种技术。通过最小化杂波谱宽度，DPCA可以提高慢速运动目标的检测概率。
多通道的动目标检测方法(Extended DPCA，EDPCA)是将两通道的DPCA扩展到多通道的运动目标检测方法。
需要指出的是，在无特殊说明的情况下，本发明中的HRWS SAR系统是指单平台的偏置相位中心方位多通道系统。
图1示出了本发明实施例提供的基于改进EDPCA的运动目标检测方法的流程示意图；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并进行距离向压缩预处理；
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(反射回的反射信号)，对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。
在步骤102中、将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；
需要说明的是，由于雷达(SAR)沿方位向的匀速直线运动，使得方位向信号具有了线性调频的特性，但同时也会引入较强的距离向和方位向耦合，即距离单元徙动(RangeCell Migration，简称RCM)，对于运动目标，由于其自身的不确定运动，运动目标的回波信号与静止目标存在差异。运动目标在回波中所表现的特征，以及处理过程中出现的问题，都可以在其回波信号的模型中找到原因，运动目标回波信号的形式与静止目标基本相同，但其回波信号的具体参数与静止目标存在差异。
无论静止目标还是运动目标，均存在雷达运动引入的二次RCM，此外，运动目标还存在径向速度引入的一次RCM，且一次RCM与径向速度成正比例关系。当径向速度引入的一次RCM超过雷达的距离分辨率时，会导致运动目标的能量在多个距离门内弥散，从而影响成像质量，进而影响运动目标的身份识别。通过减小合成孔径时间或降低雷达的距离分辨率可以减小一次RCM，但会造成系统性能下降，因此必须对一次RCM进行正确校正。
在本发明实施例中，将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，能够实现对回波信号的距离单元徙动校正(Range CellMigration Correction，简称RCMC)。
作为上述步骤102的可选实施方式，将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号通过预设的匹配滤波器以进行成像，所述匹配滤波器表示为：
其中，fr表示距离频率，fa表示多普勒频率，j为虚数单位，c表示光速，vs表示雷达平台的飞行速度，R0表示目标到雷达平台的最近斜距，f0表示雷达中心频率。
基于上述匹配滤波器对各子孔径的距离向压缩后的回波信号进行匹配滤波，一方面，可以校正目标基带分量的二次RCM；另一方面，在运动目标径向速度未知的情况下，可以校正其引入的一次RCM，从而避免了一次RCM带来的信噪比(Signal Noise Ratio，简称SNR)损失。值得注意的是，目标模糊带分量的RCM与基带分量的RCM是不同的。因此，静止目标或运动目标，其基带分量的RCM可以被正确校正，而模糊带分量的RCM不能被正确校正。此外，需要指出的是，R0的影响在本实施例中可以被忽略。
可选地，为了解决各子孔径的通道间距导致的回波延迟，在步骤102之前，所述运动目标检测方法还包括：
通过预设公式，对各子孔径的回波信号的回波延迟进行补偿，所述预设公式为：
H2(fa)＝exp(-j2πfaΔtm)
其中，fa表示多普勒频率，Δtm＝Dm/vs，m＝1,2,…,M，M为子孔径数量，Dm表示等效相位中心(Effective Phase Center，EPC)并可以表示为Dm＝(m-1)D/2，D表示相邻子孔径的间距。
在步骤103中、基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；
在本实施例中，由于HRWS SAR系统每个子孔径的回波信号沿多普勒频率轴是混叠的，静止目标和运动目标在SAR图像域将会分裂为2L+1个目标(L为正整数，2L+1为多普勒模糊数)，其中1个为真实目标，2L个为虚假目标，而真实静止目标、虚假静止目标以及真实运动目标、虚假运动目标在SAR图像域的方向矢量是不同的。因此，可以使用EDPCA构建类似空域滤波的方法进行杂波抑制。
由于真实静止目标、虚假静止目标以及真实运动目标、虚假运动目标在SAR图像域的方向矢量是不同的，因此使用EDPCA进行杂波抑制将大大增加杂波抑制所需要的DOFs，杂波抑制的DOFs等于2·(2L+1)(即2倍多普勒模糊数)。
在本发明实施例中，基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多个方向约束的理论，仅在真实静止目标和虚假静止目标的方向形成零点，不仅可以有效抑制混叠的杂波，还可以将杂波抑制所需要的DOFs降到2L+2(即多普勒模糊数加1)。
可选的，上述步骤103具体为：通过最优权矢量在SAR图像域进行滤波，所述最优权矢量为：
Wopt＝R-1A(AHR-1A)-1F
其中，R表示协方差矩阵，A＝[as,0 ac,-L … ac,l … ac,L]，其中，as,0表示真实运动目标的假设方向矢量，ac,l表示静止目标的方向矢量，ac,-L … ac,L(除ac,l之外)表示虚假目标的方向矢量。
具体的，本发明实施例中，基本思想是在SAR图像域构建类似空域滤波的方法进行杂波抑制，因此，与空域滤波相同，改进EDPCA可以描述为一个带约束的优化问题，即：
其中，A＝[as,0 ac,-L … ac,l … ac,L]，R表示协方差矩阵，R的计算方法可以根据现有技术得到，as,0表示真实运动目标的假设方向矢量，ac,l表示静止目标的方向矢量，ac,-L … ac,L(除ac,l之外)表示虚假目标的方向矢量。
求满足上述优化问题的最优解，即可得到杂波抑制的最优权矢量：
Wopt＝R-1A(AHR-1A)-1F
在步骤104中、基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。
为了提高检测性能，EDPCA通过径向速度和方位向速度的二维搜索，选出杂波抑制后SNR最大的结果用于CFAR检测，然而，采用径向速度和方位向速度的二维搜索虽然可以有效减轻运动目标的SNR损失，但将大大增加运算量。本发明实施例为了缓解运动目标的SNR损失，采用二维方位压缩技术，在径向速度未知的情况下，正确校正了真实运动目标的距离走动，从而避免了距离走动带来的SNR损失。此外，针对径向速度未知导致无法精确约束运动目标方向的问题，本实施例在真实运动目标的假设方向形成峰值。
可选的，步骤104包括：通过恒虚警率检测，消除所述杂波抑制结果中存在的成对虚假目标引入的虚警信号。
在本发明实施例中，为了提高低SNR目标的检测概率，通过适当降低CFAR检测的门限，然后，根据运动目标存在成对虚假目标来解决降低门限引入的虚警问题。
由上可知，本发明通过获取各子孔径的回波信号并进行距离向压缩预处理；将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。可以看出，一方面，本发明通过采用多方向约束方式仅在真实静止目标和虚假静止目标的方向形成零点，不仅可以有效抑制混叠的杂波，还可以降低杂波抑制所需要的DOFs。另一方面，本发明通过采用二维方位压缩技术，在径向速度未知的情况下，正确校正了真实运动目标的距离走动，能够避免距离走动带来的SNR损失。
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EDPCA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EDPCA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：预处理单元21、成像处理单元22、杂波抑制单元23和运动目标确定单元24。
预处理单元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并进行距离向压缩预处理；
成像处理单元22，将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；
杂波抑制单元23，用于基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；
运动目标确定单元24，用于基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。
可选的，成像处理单元22具体用于：
将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号通过预设的匹配滤波器以进行成像，所述匹配滤波器表示为：
其中，fr表示距离频率，fa表示多普勒频率，j为虚数单位，c表示光速，vs表示雷达平台的飞行速度，R0表示目标到雷达平台的最近斜距，f0表示雷达中心频率。
可选的，运动目标检测装置2还包括：
延迟补偿单元，用于在所述成像处理单元对所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理之前，通过预设公式，对各子孔径的回波信号的回波延迟进行补偿，所述预设公式为：
H2(fa)＝exp(-j2πfaΔtm)
其中，fa表示多普勒频率，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。
由上可知，本发明通过获取各子孔径的回波信号并进行距离向压缩预处理；将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。可以看出，一方面，本发明通过采用多方向约束方式仅在真实静止目标和虚假静止目标的方向形成零点，不仅可以有效抑制混叠的杂波，还可以降低杂波抑制所需要的DOFs。另一方面，本发明通过采用二维方位压缩技术，在径向速度未知的情况下，正确校正了真实运动目标的距离走动，能够避免距离走动带来的SNR损失。
图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。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104。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24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可以被分割成预处理单元、成像处理单元、杂波抑制单元和运动目标确定单元，各单元具体功能如下：
预处理单元，用于获取各子孔径的回波信号并进行距离向压缩预处理；
成像处理单元，将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；
杂波抑制单元，用于基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；
运动目标确定单元，用于基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标。
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 (8)

1.一种基于改进EDPCA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并进行距离向压缩预处理；
将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；
基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；
基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标；
其中，所述将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，包括：
将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号通过预设的匹配滤波器以进行成像，所述匹配滤波器表示为：
其中，fr表示距离频率，fa表示多普勒频率，j为虚数单位，c表示光速，vs表示雷达平台的飞行速度，R0表示目标到雷达平台的最近斜距，f0表示雷达中心频率。
2.根据权利要求1所述的运动目标检测方法，其特征在于，在所述对所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理之前，所述运动目标检测方法还包括：
通过预设公式，对各子孔径的回波信号的回波延迟进行补偿，所述预设公式为：
H2(fa)＝exp(-j2πfaΔtm)
其中，fa表示多普勒频率，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。
3.如权利要求1或2所述的运动目标检测方法，其特征在于，所述基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，包括：
通过恒虚警率检测，消除所述杂波抑制结果中存在的成对虚假目标引入的虚警信号。
4.如权利要求1或2所述的运动目标检测方法，其特征在于，所述基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，包括：
通过最优权矢量在SAR图像域进行滤波，所述最优权矢量为：
Wopt＝R-1A(AHR-1A)-1F
其中，R表示协方差矩阵，A＝[as,0ac,-L…ac,l…ac,L]，其中，as,0表示真实运动目标的假设方向矢量，ac,l表示静止目标的方向矢量，ac,-L…ac,L中除ac,l之外的其它参数表示虚假目标的方向矢量。
5.一种基于改进EDPCA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：
预处理单元，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并进行距离向压缩预处理；
成像处理单元，将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理，得到各子孔径的SAR图像；
杂波抑制单元，用于基于所述得到的各子孔径的SAR图像，采用多方向约束方式进行杂波抑制处理，得到杂波抑制结果；
运动目标确定单元，用于基于所述杂波抑制结果对检测到的目标进行分类，将各分类中能量最大的目标确定为运动目标；
其中，所述成像处理单元还用于：
将所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号通过预设的匹配滤波器以进行成像，所述匹配滤波器表示为：
其中，fr表示距离频率，fa表示多普勒频率，j为虚数单位，c表示光速，vs表示雷达平台的飞行速度，R0表示目标到雷达平台的最近斜距，f0表示雷达中心频率。
6.如权利要求5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：
延迟补偿单元，用于在所述成像处理单元对所述距离向压缩预处理后的各子孔径的回波信号采用二维方位压缩进行成像处理之前，通过预设公式，对各子孔径的回波信号的回波延迟进行补偿，所述预设公式为：
H2(fa)＝exp(-j2πfaΔtm)
其中，fa表示多普勒频率，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。
7.一种电子设备，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4任一项所述方法的步骤。
8.一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4任一项所述方法的步骤。
CN201711122778.XA 2017-11-14 2017-11-14 基于改进edpca的运动目标检测方法、装置及电子设备 Active CN108020834B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711122778.XA CN108020834B (zh) 2017-11-14 2017-11-14 基于改进edpca的运动目标检测方法、装置及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711122778.XA CN108020834B (zh) 2017-11-14 2017-11-14 基于改进edpca的运动目标检测方法、装置及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108020834A CN108020834A (zh) 2018-05-11
CN108020834B true CN108020834B (zh) 2019-12-24

Family

ID=62079811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711122778.XA Active CN108020834B (zh) 2017-11-14 2017-11-14 基于改进edpca的运动目标检测方法、装置及电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108020834B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11035943B2 (en) * 2018-07-19 2021-06-15 Aptiv Technologies Limited Radar based tracking of slow moving objects
CN110275165B (zh) * 2019-05-07 2021-05-28 北京理工大学 一种编队geo sar的等效相位中心及积累时间优化方法
CN113196098B (zh) * 2021-03-25 2022-05-17 华为技术有限公司 一种基于回波数据的速度估计方法及装置
CN113093187B (zh) * 2021-03-31 2023-07-21 中国人民解放军国防科技大学 一种无道路信息辅助的csar地面动目标跟踪方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103399316A (zh) * 2013-07-22 2013-11-20 西安电子科技大学 基于加权的二维压缩感知sar成像及动目标检测方法
CN106443671A (zh) * 2016-08-30 2017-02-22 西安电子科技大学 基于调频连续波的sar雷达动目标检测与成像方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103399316A (zh) * 2013-07-22 2013-11-20 西安电子科技大学 基于加权的二维压缩感知sar成像及动目标检测方法
CN106443671A (zh) * 2016-08-30 2017-02-22 西安电子科技大学 基于调频连续波的sar雷达动目标检测与成像方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Online flooding monitoring in packed towers using EDPCA method;WANG Wenwen et al.;《Proceedings of the 34th Chinese Control Conference》;20150730;第8258-8263页 *
一种改进的DPCA运动目标检测方法;郑明洁等;《电子学报》;20040930;第32卷(第9期);第2.1节 *
多通道高分辨率宽测绘带SAR系统杂波抑制技术研究;侯丽丽等;《电子与信息学报》;20160331;第38卷(第3期);第2-3节 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108020834A (zh) 2018-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107683423B (zh) 用于调频连续波雷达中的对象检测的低复杂度超分辨率技术
CN108051809B (zh) 基于Radon变换的运动目标成像方法、装置及电子设备
CN108020834B (zh) 基于改进edpca的运动目标检测方法、装置及电子设备
CN104898119B (zh) 一种基于相关函数的动目标参数估计方法
Ran et al. An adaptive fast factorized back-projection algorithm with integrated target detection technique for high-resolution and high-squint spotlight SAR imagery
CN109856635A (zh) 一种csar地面动目标重聚焦成像方法
CN103454634B (zh) 基于多普勒谱分析的sar运动目标检测方法
Lv et al. Ground moving target indication in SAR images with symmetric Doppler views
CN112415485A (zh) 毫米波雷达的角度超分辨方法、装置及终端设备
CN110568434A (zh) 一种多通道匀加速轨迹sar动目标二维速度估计方法
Newey et al. Detection and imaging of moving targets with limit SAR data
Garry et al. Passive ISAR part I: framework and considerations
CN108008384A (zh) 基于改进dbf的运动目标检测方法、装置及电子设备
CN109143235A (zh) 一种双基前视合成孔径雷达地面运动目标检测方法
CN116299303B (zh) 速度解模糊方法、装置、雷达设备及存储介质
Wei et al. Local region power spectrum-based unfocused ship detection method in synthetic aperture radar images
Fu et al. ISAR translational motion compensation with simultaneous range alignment and phase adjustment in low SNR environments
CN108254756B (zh) 一种基于投影卷积的星载激光雷达非相干积累检测方法
Thammakhoune et al. Moving target imaging for synthetic aperture radar via RPCA
AU2020279716B2 (en) Multi-timescale doppler processing and associated systems and methods
CN112689773B (zh) 雷达信号处理方法和雷达信号处理装置
CN116027288A (zh) 生成数据的方法、装置、电子设备及存储介质
CN114325700A (zh) 一种星载多通道sar动目标成像方法
US11067686B2 (en) Obstacle position and extent measurement by automotive radar
Lei et al. A TD-CF preprocessing method of FMCW radar for Dynamic Hand Gesture Recognition

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant