极化域是电磁波的一个重要表示域,它本质上是由电磁波的极化描述子的所有可能取值组成的集合。由于变极化效应,运动将导致运动和静止目标的散射电磁波具有不同的极化描述子值,这为利用极化信息进行运动目标检测提供了必要条件。本项目针对常规SAR运动目标和杂波在空、时、频域难以区分的问题,提出基于极化域特征差异的运动目标检测方法;针对传统干涉SAR的运动目标检测相干性低的问题,利用多维极化干涉优化技术提高相干性,提高运动目标检测性能。研究内容主要包括运动目标与静止杂波的极化域特征差异研究;基于极化域特征差异的滤波模型和探测算法研究;基于多维极化干涉优化技术的运动目标探测方法研究等。力争在目标运动对极化散射特征影响的理论分析,基于该理论分析结果的运动目标探测方法,以及多维极化干涉优化方法上取得创新性成果。项目研究将丰富运动目标检测技术的理论基础,拓展极化信息的应用领域,促进我国遥感应用技术的发展。
Syntheitc aperture radar;moving target detection;fully-polarimetric SAR echo;multipolarization optimizatio;SAR-GMTI simulator
项目沿着信号建模、杂波抑制方法、极化优化干涉方法研究和SAR-GMTI多极化仿真平台建设的探索路线开展研究,建立了双基地全极化SAR极化坐标系、双基地极化电磁波的收发信号模型和完整的全极化SAR回波信号模型和图像模型。进而,以“杂波”和“杂波+动目标”的幅相二维联合分布为基础,证实了选取幅度作为一维检测子的可行性,提出了一种基于条件分布的幅度/相位二级检测方法和一种幅度-相位二维联合检测方法;并以基于NP准则的似然比检测方法的性能为上限,对以上恒虚警检测方法性能进行了分析和对比。 在此基础上,围绕如何利用极化信息提高运动目标检测性能这个问题,提出了基于全极化沿航向干涉系统的虚拟多基线的构造方法,分析虚拟多基线的动目标检测潜能;同时,为了最大化极化信息在提高运动目标检测性能方面的优势,建立了以全极化沿航向干涉SAR系统与单极化沿航向干涉SAR系统的可测速区间长度之比为目标函数的性能优化模型,分析该模型的数学特征,提出了最优化模型的求解方法。建立了以实际基线长度和脉冲重复周期为自变量、以不模糊可测速区间长度比为目标函数的极化沿航向干涉SAR系统优化模型,提出了相应的模型优化求解方法。最后,建立了功能较为完备的SAR-GMTI仿真平台,集成雷达系统建模,运动目标场景电磁建模,回波模拟到GMTI数据处理等模块,通过仿真试验,验证了各种信号模型和处理方法的可行性和正确性。