机载SAR低维度杂波抑制方法研究

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合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)工作时不受天气和光照等因素影响,可以获取观测场景的高分辨率图像。与此同时,SAR在地面运动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI)领域的应用也引起了广泛关注。为了得到较好的指示性能,杂波抑制处理是地面运动目标指示的关键步骤。目前空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)在理论上被认为是SAR的最佳杂波抑制方法,但在实际场景中,缺乏独立同分布的距离样本限制了其应用。因此,本文就传统空时自适应处理方法受限于训练距离样本的问题,围绕低维度杂波抑制方法中的单距离样本和单通道两个方面开展研究。本文主要研究内容概述如下:(1)建立了针对运动目标的机载SAR回波相关模型,分析了运动参数的引入对SAR成像的影响,并且介绍了两种传统的杂波抑制方法,为后续方法的研究奠定基础。(2)针对基于待测距离样本的直接数据域方法没有充分利用杂波空时特性,并且计算量大的问题,本部分提出了一种单距离样本SAR杂波抑制方法。考虑到多通道SAR回波信号中存在严重的距离、时间和空域三维耦合,首先对信号进行解耦操作,保留传统空时项;其次,在单个距离样本中利用时域滑窗构造空时协方差矩阵以实现杂波抑制。理论分析和仿真实验表明,相比于直接数据域方法,所提方法不仅充分利用了杂波的空时特性来抑制杂波,而且大大降低了计算复杂度,具有良好的性能。(3)针对传统对称多普勒视图强度对消法对配准误差鲁棒性较差且存在慢速目标自抵消的问题,本部分提出了一种单通道SAR杂波抑制方法。考虑到SAR图像中杂波在距离-多普勒域内具有多普勒对称的特性,首先证明了两幅对称视图的相关性;其次,对两幅视图粗配准并利用待测部分周围多个像素构造像素协方差矩阵以实现杂波抑制。理论分析和仿真实验表明,相比于传统强度对消法,所提方法对配准误差有较好的鲁棒性,而且提高了慢速目标的检测性能,在单目标和多目标场景下都拥有更好的杂波抑制效果。
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