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专利名称：多通道sar地面慢动目标检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷达技术的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)技术领域，尤其涉及一种多通道SAR地面慢动目标(Slow Ground Moving Target)检测方法及装置。
背景技术：
SAR是20世纪50年代初发展起来的一种新型的雷达体制。它属于主动式微波遥感设备，具有全天时、全天候和远距离成像的特点，可以大大提高雷达的信息获取能力，特别是战场感知能力，对军用和民用均有重要的应用价值。地面运动目标显示(Ground MovingTarget Indication, GMTI)作为战术侦察的一部分是军用SAR系统所必须具备的一项基本功能，也是SAR信号处理中的一个重要问题。传统的单通道SAR系统只能检测到频谱全部 或部分落在杂波谱之外的运动目标。对于频谱淹没在杂波谱之内的慢动目标的检测，单通道SAR系统一般难以实现。相对于单通道SAR系统，多通道SAR系统增加了系统的空间自由度，从而可利用多个空间自由度抑制展宽的主瓣杂波，提高慢动运动目标的信杂比，获得较好的检测性能。基于干涉图(interferogram)的多通道SAR地面慢动目标自动检测技术是一种致力于从复杂的大幅SAR图像中快速有效地检测出地面上慢速行驶的车辆目标的技术。该技术是SAR对地面观测应用的基础前沿课题，具有重要的学术和应用价值，极具创新性。目前，对干涉图进行统计建模，并依此开发稳健性强、适用性广、快速智能且性能好的SAR地面慢动目标检测技术需求迫切。

发明内容
本发明提出一种基于干涉图的多通道SAR地面慢动目标检测方法及装置，其中的方法包括以下步骤利用慢动目标与静止杂波之间以及与静止目标之间散射特性的差异所体现在干涉图上的不同，联合干涉图幅度和相位构造慢动目标检测量:M&P检测量；推导出不同环境下M&P检测量的统计分布模型，并推导出各分布模型的参数估计器；通过结合多视处理获得M&P检测量图像后，根据推导出的M&P检测量各分布模型对应的恒虚警率(CFAR)阈值求解方式，利用空心滑动窗口的形式实现慢动目标的自动检测。本发明提供的方案具有较高的理论和实际性能、工程实现简单、快速、智能等特点，且能对所面临的检测环境做一体化考虑。因此，该方案具有较强的实用性，能够被用在实际的慢动目标检测过程中。


图I是本发明基于干涉图的多通道SAR地面慢动目标检测方法流程图；图2为本发明构造M&P检测量的示意图；图3为本发明M&P检测量统计分布模型族关系示意图；图4为本发明基于M&P检测量的慢动目标CFAR检测算法示意图；图5为本发明基于M&P检测量的地面慢动目标CFAR检测流程图。
具体实施例方式本发明提出了一种全新的基于干涉图的多通道SAR地面慢动目标检测方案。首先，提出新的干涉图慢动目标检测量(M&P检测量)，并推导新检测量的统计分布模型族和有效参数估计器；其次，基于干M&P检测量及其统计分布模型族和有效参数估计器，提出了新检测量的慢动目标恒虚警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)检测方式。本方案具 有高的理论和实际性能、工程实现简单、快速、智能等特点，且能对所面临的检测环境做一体化考虑。参见图1，为本发明提出的基于干涉图的多通道SAR地面慢动目标检测方法，具体包括SlOl :利用慢动目标与静止杂波之间以及与静止目标之间散射特性的差异所体现在干涉图上的不同，联合干涉图幅度和相位构造慢动目标检测量:M&P检测量；S102:推导出不同环境下M&P检测量的统计分布模型，并推导出各分布模型的参数估计器；具体地,可基于复Wishart分布，引入Frery等人场景环境划分的思想，结合乘积模型，利用对地物RCS幅度分量能够精确建模的逆方根Gamma分布和广义逆方根Gauss分布，推导出了均匀区域、不均匀区域和极度不均匀区域等不同环境下M&P检测量的统计分布模型；其中，可通过引入M&P检测量全局幅度筛选。S103:通过结合多视处理获得M&P检测量图像后，根据推导出的M&P检测量各分布模型对应的恒虚警率CFAR阈值求解方式，利用空心滑动窗口的形式实现慢动目标的自动检测。下面从构建M&P检测量以及基于M&P检测量的慢动目标CFAR检测算法的实现两大方面对本发明进行详细介绍。I M&P检测量的构造、统计建模与参数估计立足于慢动目标与静止杂波和静止目标之间的散射特性差异，通过它们体现在干涉图幅度信息和相位信息的不同，构造新的慢动目标检测量。进而，对新检测量进行统计建模，并解决分布模型所含参数的准确、快速估计问题，为构建基于新检测量的慢动目标CFAR检测算法奠定理论基础。I. I新的干涉图幅度和相位联合检测量的构造I. I. I M&P慢动目标检测量假设双通道η视样本协方差矩阵为k=l-tz{k)Z{kf = l-t\ 刚丨2⑴
*=1n^lzlIk) z2(k) \z2(k)\ J其中，η表示独立样本的个数，Z (k) = [Z1QO, z2(k)]T为第k次单视图像，*表示复共轭，η表示复共轭转置。把&的副对角线元素(吖]称为复多视干涉图，进而标准化的复多视干涉图(简称干涉图)为
权利要求
1.一种多通道SAR地面慢动目标检测方法，其特征在于，包括 利用慢动目标与静止杂波之间以及与静止目标之间散射特性的差异所体现在干涉图上的不同，联合干涉图幅度和相位构造慢动目标检测量:M&P检测量； 推导出不同环境下M&P检测量的统计分布模型，并推导出各分布模型的参数估计器； 通过结合多视处理获得M&P检测量图像后，根据推导出的M&P检测量各分布模型对应的恒虚警率CFAR阈值求解方式，利用空心滑动窗口的形式实现慢动目标的自动检测。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述M&P检测量为ζ，其表达式为ζ=ξ · (1-cos Ψ) = ξ ·$;其中:9= 1-cos Ψ ； ξ表示标准化的干涉图幅度，Ψ为干涉图的相位变量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Μ&Ρ检测量的统计分布模型的具体实现为 基于复Wishart分布，引入场景环境划分,结合乘积模型并利用逆方根Gamma分布和广义逆方根Gauss分布，推导出均匀区域、不均匀区域和极度不均匀区域不同环境下Μ&Ρ检测量的统计分布模型； 其中，通过引入Μ&Ρ检测量全局幅度筛选。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用Mellin变换推导出各分布模型的参数估计器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述实现慢动目标的自动检测包括 首先，对配准的前向、后向通道SAR复图像进行共轭相乘和多视处理得到复多视干涉图； 进而，由9图和标准化的干涉图幅度ξ图像获得Μ&Ρ检测量图像； 最后，利用正方形滑动窗口遍历整幅Μ&Ρ检测量图像，对每个滑窗内包含的像素点估计其对应的Μ&Ρ检测量分布模型的参数，并在设定的恒虚警率前提下求取局部阈值，通过测试像素与阈值的比较完成慢动目标的CFAR检测。
6.一种多通道SAR地面慢动目标检测装置，其特征在于，包括 Μ&Ρ检测量构建单元，用于利用慢动目标与静止杂波之间以及与静止目标之间散射特性的差异所体现在干涉图上的不同，联合干涉图幅度和相位构造慢动目标检测量:Μ&Ρ检测量； Μ&Ρ检测量推导单元，用于推导出不同环境下Μ&Ρ检测量的统计分布模型，并推导出各分布模型的参数估计器； 检测执行单元，用于通过结合多视处理获得Μ&Ρ检测量图像后，根据推导出的Μ&Ρ检测量各分布模型对应的恒虚警率CFAR阈值求解方式，利用空心滑动窗口的形式实现慢动目标的自动检测。
7.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述Μ&Ρ检测量构建单元构建的Μ&Ρ检测量为ζ，其表达式为ζ = ξ · (1-cos Ψ) = ξ · <9 ;其中9= 1-cos ψ ； ξ表示标准化的干涉图幅度，Ψ为干涉图的相位变量。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述Μ&Ρ检测量推导单元对Μ&Ρ检测量的统计分布模型的具体实现为 基于复Wishart分布，引入场景环境划分,结合乘积模型并利用逆方根Gamma分布和广义逆方根Gauss分布，推导出均匀区域、不均匀区域和极度不均匀区域不同环境下M&P检测量的统计分布模型； 其中，通过引入M&P检测量全局幅度筛选。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述M&P检测量推导单元利用Mellin变换推导出各分布模型的参数估计器。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检测执行单元包括 复多视干涉图确定子单元，用于对配准的前向、后向通道SAR复图像进行共轭相乘和多视处理得到复多视干涉图； M&P检测量图像获取子单元，用于由9图和标准化的干涉图幅度ξ图像获得Μ&Ρ检测量图像； 慢动目标CFAR检测子单元，利用正方形滑动窗口遍历整幅Μ&Ρ检测量图像，对每个滑窗内包含的像素点估计其对应的Μ&Ρ检测量分布模型的参数，并在设定的恒虚警率前提下求取局部阈值，通过测试像素与阈值的比较完成慢动目标的CFAR检测。
全文摘要
本发明公开了一种多通道SAR地面慢动目标检测方法及装置，其中的方法包括利用慢动目标与静止杂波之间以及与静止目标之间散射特性的差异所体现在干涉图上的不同，联合干涉图幅度和相位构造慢动目标检测量M&P检测量；推导出不同环境下M&P检测量的统计分布模型，并推导出各分布模型的参数估计器；通过结合多视处理获得M&P检测量图像后，根据推导出的M&P检测量各分布模型对应的恒虚警率CFAR阈值求解方式，利用空心滑动窗口的形式实现慢动目标的自动检测。本发明提供的方案具有较高的理论和实际性能、工程实现简单、快速、智能等特点，且能对所面临的检测环境做一体化考虑。
文档编号G01S13/90GK102928840SQ201210420898
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者时公涛, 庞怡杰, 陈东, 陈涛, 李亮, 黄波 申请人:中国人民解放军空军装备研究院侦察情报装备研究所