【摘要】：多通道合成孔徑雷達能夠?qū)ν挥^測場景高效地完成多幀成像,利用多幀復圖像的空時聯(lián)系進一步提升動目標的檢測性能與定位精度,在軍事情報獲取與交通監(jiān)視領域發(fā)揮著至關重要的作用。合成孔徑雷達由于平臺的運動導致地/海雜波的多普勒譜展寬,慢速運動目標會淹沒在雜波背景中,需要進行雜波抑制來實現(xiàn)動目標檢測。在實際環(huán)境中,雜波分布非均勻,內(nèi)部起伏運動引起時間、空間去相關,雷達非正側(cè)視工作時雜波空時二維譜隨空間快速變化,加之雷達系統(tǒng)的幅度和相位響應誤差,導致自適應雜波抑制能力惡化,動目標檢測虛警概率升高,雷達系統(tǒng)的最小可檢測速度變差。針對實際背景下動目標檢測的關鍵問題,本文綜合利用多通道合成孔徑雷達復圖像域的信號幅度、相位、干涉幅度、干涉相位、濾波響應損失以及運動艦船的尾跡等多特征以提升慢速目標的檢測性能,主要研究工作概括如下:1.在復雜地雜波背景下,針對利用雜波抑制殘差圖的動目標檢測方法存在虛警概率高、慢速低信噪比目標檢測困難的問題,提出了一種基于濾波響應損失的兩步檢測方法。該方法首先進行穩(wěn)健的場景雜波抑制處理,并采用較低的幅度檢測門限初步檢測出潛在目標,旨在提升慢速、低信噪比目標的檢測概率;然后,根據(jù)潛在目標在雜波抑制前后的功率變化構(gòu)造濾波響應損失檢測量進行二次檢測以剔除虛警。推導了該兩步檢測方法在非均勻雜波背景下的統(tǒng)計分布特性,并給出了自適應檢測門限的計算方式。實驗結(jié)果表明,相比于廣義內(nèi)積似然比、干涉幅度相位兩步檢測以及干涉幅度相位結(jié)合方法,所提方法能夠改善非均勻雜波背景下低信噪比動目標的檢測性能,獲得更好的動目標最小可檢測速度。2.在海雜波背景下,針對現(xiàn)有運動艦船目標檢測方法存在虛警概率高、動目標檢測盲速區(qū)大的問題,提出了一種基于干涉幅度與相位自適應融合的無盲速艦船目標檢測方法。首先,聯(lián)合復干涉圖像的幅度、相位以及空間結(jié)構(gòu)信息設計了一種干涉雙邊濾波處理算法,以平滑噪聲,并保持物體的空間結(jié)構(gòu),可以獲得更加準確的干涉信息測量結(jié)果。然后,利用高斯核函數(shù)構(gòu)造了一種基于干涉幅度與相位自適應融合的目標檢測準則,并根據(jù)復合高斯雜波模型推導了該檢測量的概率密度函數(shù),給出了自適應檢測門限的計算方式。理論分析表明,對于盲速區(qū)的動目標,該檢測準則可以自動退化為幅度檢測量以避免檢測盲速;對于非盲速區(qū)的目標,該準則通過融合干涉幅度與相位信息來增加艦船目標與背景的對比度,提升低信噪比目標的檢測性能。機載實測數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明,所提出的干涉雙邊濾波多視處理算法可以有效地平滑噪聲,提升干涉信息的測量精度;干涉幅度與相位自適應融合的目標檢測準則改善了動目標的檢測盲速問題,提高了低信噪比運動艦船目標的檢測性能。3.為緩解海雜波背景下低信噪比、小尺寸運動艦船目標檢測概率低的問題,在沿航跡干涉合成孔徑雷達系統(tǒng)下,提出一種尾跡特征輔助的運動艦船目標檢測方法。該方法首先綜合利用干涉幅度、干涉相位以及尾跡的形態(tài)特征來提升艦船尾跡的檢測性能。然后,一方面利用尾跡特征構(gòu)造待檢測艦船目標的位置和沿航跡干涉相位模板;另一方面,在復干涉圖像域構(gòu)造一種多特征融合的檢測量,并以較低的檢測門限初步檢測出潛在艦船目標。最后,將潛在艦船目標與生成的艦船模板一一匹配來剔除虛警。通過仿真實驗驗證了所提方法對升低可觀測艦船目標的檢測性能的改善。
【圖文】：

隨海面風速變化，SAR 圖像上海雜波受到這種物理機理，第i 幅 SAR 圖像上復數(shù)據(jù)度的隨機變量乘以復高斯噪聲組成，如下, 0, 1,2i i i iz A x A i R 圖像上的散射強度變量，也稱為紋理分點分量，，服從標準復數(shù)域正態(tài)分布， i x ，當紋理分量服從 Gamma 分布時，海雜波、低擦地角下的實測海雜波數(shù)據(jù)，同時也能關性。但是，海面上運動艦船尾部存在尾點群，如圖 4.11 所示（TerraSAR-X 實測數(shù)非均勻，有時 K 分布也難以合適地描述其

而且艦船的干涉相位分布也更集中，說明采用干涉域雙邊濾波方法能夠提升艦船、雜波背景的干涉信息的估計準確度，增加艦船與背景在復干涉域的分辨度。圖4.22 提取的運動艦船目標像素點（Ground truth）(a) 干涉幅度直方圖分布 (b) 干涉相位直方圖分布圖4.23 濾波前，目標與雜波的復干涉圖分布方位分辨單元距離分辨單元1180 1200 1220 1240 1260640660680700720-30 -20 -10 0 10 20 30 4000.020.040.060.08濾波前干涉幅度 (dB)PDF艦船目標雜波背景-3 -2 -1 0 1 2 300.10.20.30.4X: -2.231Y: 0.0333濾波前干涉相位 (rad)PDF艦船目標海雜波背景
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN957.52

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本文編號：2648568