基于稀疏采样的合成孔径雷达地面运动目标检测方法研究

高分辨对地观测是我国重大专项研究之一，其中对地面运动目标检测、定位与识别具有重要的军用和民用价值，其实现要求大带宽、多通道合成孔径雷达来完成。高分辨、大场景、广域对地观测给数字采样、数据存储和传输系统带来严峻挑战。因此，亟需开展稀疏采样下合成孔径雷达/地面动目标检测（SAR/GMTI）数据的获取、表征、处理新理论和新方法的研究，探索新的数据处理方法，降低采样率和数据量、减少数据存储与传输的负担。本项目针对稀疏采样下SAR对大场景地面运动目标检测的应用背景，探索稀疏采样信号对动目标检测及成像的影响机理，深入研究多通道SAR稀疏采样下杂波抑制、动目标检测、参数估计及目标成像方法，建立稀疏采样下SAR/GMTI新模型，提出动目标检测新方法。研究的理论和方法成果可以用于我国高分辨对地观测系统中。

高分辨对地观测是我国重大专项研究之一，其中地面运动目标成像与检测（SAR/GMTI）具有重要的军用和民用价值。本项目针对高分辨、大场景、广域SAR/GMTI海量数据实时传输困难问题，探索稀疏采样方式对动目标检测的影响机理，将稀疏信号处理理论（CS）与SAR/GMTI进行有机结合，开展有效的数据获取和信号处理研究，主要包括以下几个方面的工作：(1)针对SAR成像场景稀疏化表征与数据获取方法的相关问题，分别研究了方位向随机稀疏采样模型，稀疏子孔径模型和基于小波基变换的重构模型，并实现稀疏成像及地面运动目标检测。(2)针对多通道SAR稀疏采样下动目标检测方法问题，分别提出空时稀疏采样下的重构方法、基于联合稀疏处理和加权 范数优化的双通道SAR/GMTI方法、稀疏采样下基于先验知识的图像自适应配准、杂波抑制与GMTI算法、以及基于主成分分析的动目标检测方法。(3)针对稀疏采样下动目标参数估计与成像方法问题，研究了存在多普勒模糊的情况下，基于稀疏采样信号的动目标参数估计方法，以及基于几何信息的快速CS求解和运动目标参数估计方法。.项目执行期间，项目组成员积极开展相关工作，对稀疏信号处理领域展开深入研究，培养硕士博士十余人，发表论文35篇，其中SCI检索14篇，EI检索21篇，申请专利8项，授权3项。项目负责人作为教育部“长江学者创新团队”骨干成员， 2012年获全国百篇优秀博士论文提名奖；2012和2013年获得西安电子科技大学优秀教师称号；2013年获教育部“新世纪优秀人才支持计划”；2014年获陕西省青年科技新星称号；2014年在北京获国际无线电科学联盟Young Scientist Award青年科学家奖；2014年获得西安电子科技大学首批“华山学者”菁英计划。.本项目通过建立稀疏采样下SAR/GMTI信号模型，有效提高稀疏采样下多通道SAR/GMTI能力，改善多通道SAR/GMTI在广域侦察监视、高分辨探测等应用领域所面临的大数据量及数据存储和传输受限等问题，进一步提升星载、机载广域监视雷达的探测和信息获取性能，实现多通道SAR稀疏采样下的大场景成像、杂波抑制、动目标检测、参数估计及动目标成像。课题组成员将继续开展深入研究，针对稀疏地面运动目标检测系统和算法性能提供更加可靠的理论依据，为我国高分辨对地观测、资源探测、战场侦察和国土防御等诸多方面提供有效的技术支撑。