基于极化特征差异和多维干涉优化的SAR运动目标探测方法研究

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。

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。