基于DPCA的SAR成像运动目标检测系统

资 源 简 介

该项目旨在利用位移相位中心天线（DPCA）技术实现合成孔径雷达（SAR）图像中的运动目标检测。系统首先根据设定的雷达参数和场景几何关系产生SAR回波信号，回波中不仅包含静止的背景杂波，还包含具有特定径向速度和方位向速度的运动目标。在处理阶段，项目模拟多通道SAR系统，通过精确控制脉冲重复频率与平台速度的关系，使得两个通道在不同时刻的空间采样位置重合。通过对两路回波进行距离向和方位向的脉冲压缩处理，获取复数图像，并进行通道间的精确配准、幅度平衡与相位补偿。利用DPCA原理将两路对齐的信号进行相减运算，从而有

详 情 说 明

基于DPCA的SAR成像运动目标检测系统

项目介绍

本项目是一个基于位移相位中心天线（DPCA）技术的合成孔径雷达（SAR）运动目标检测仿真系统。该系统通过模拟双通道SAR平台在复杂场景下的回波采集、成像处理及杂波抑制过程，实现了对地面运动目标（GMTI）的有效提取。在存在强烈静止地物杂波的背景下，系统利用两路通道在空间采样位置上的重合特性，通过相减运算抵消静止背景，从而突出由于运动引起的相位差，完成对运动目标的检测。

功能特性

1. 完整的回波仿真能力：支持设置多个具有不同空间位置、运动速度（方位向和距离向）及反射系数的目标，模拟复杂的电磁回波环境。
2. 双通道SAR几何建模：精确模拟双天线相位中心在方位向上的间距，并建立平台运动与目标相对运动的动态几何关系。
3. 经典的RD成像算法：实现了距离向和方位向的脉冲压缩处理，包括匹配滤波器的设计、调频斜率计算及复数图像的重构。
4. 高精度DPCA处理：包含了通道间的位移对齐、幅度相位自动平衡校正以及相减杂波抑制模块。
5. 自动化目标检测：基于统计特征（均值与标准差）自动设定检测阈值，实现运动目标的提取与二值化显示。
6. 多维度结果可视化：提供从原始回波、SAR复图像、干涉相位到最终检测结果的全流程图表展示。

使用方法

1. 环境准备：确保安装了MATLAB环境（建议2016b及以上版本）。
2. 参数配置：根据需要修改代码开头的参数设置部分，如载频、带宽、平台速度、天线间距以及目标的初始位置和速度。
3. 运行仿真：运行主函数脚本。
4. 结果查看：程序将自动弹出仿真结果窗口，显示六个关键处理节点的图像，并在命令行输出检测到的目标状态信息。

系统要求

1. 软件环境：MATLAB R2016b 或更高版本。
2. 硬件要求：由于包含大量的矩阵运算和FFT变换，建议内存不少于8GB，主频2.0GHz以上。

实现逻辑与算法细节

#### 1. 雷达参数与场景初始化 系统设定了X波段（10e9 Hz）的雷达参数，并考虑了脉冲重复频率（PRF）与平台速度、天线间距之间的约束关系，以满足DPCA的空间重合条件。目标场景中预设了两种类型的目标：静止目标用于模拟背景杂波，运动目标用于测试检测性能。

#### 2. 双通道回波生成 系统通过双重循环计算每一个脉冲时刻平台与目标的瞬时距离。通道1位于参考原点，通道2在方位向落后距离d。通过计算往返时延（2R/c），利用线性调频信号（LFM）公式生成复基带回波。在生成过程中，运动目标的速度项直接影响了不同时刻的距离变化，从而在回波相位中引入了多普勒偏移。

#### 3. 距离-多普勒（RD）成像处理 成像过程分为两步：

• 距离向压缩：将回波信号变换到频域，与发射信号的共轭频谱（匹配滤波器）相乘，再通过逆快里叶变换回到时域。
• 方位向压缩：根据平台的飞行速度和参考距离计算多普勒调频斜率（Ka），构造方位匹配滤波器，对方位向信号进行频域卷积处理，得到聚焦的复数SAR图像。

#### 4. DPCA 核心算法实现 这是本系统的核心处理阶段：

• 通道配准：计算由于天线间距d引起的等效位移时间（d/V），并将其转换为离散采样点的偏移量（m_shift）。通过对通道1和通道2的图像进行行列索引偏移，使得两路信号在空间几何上完全重合。
• 通道校准：为了补偿模拟过程中可能的幅度差异或数值误差，系统计算了两个通道之间的复数归一化系数，对通道2进行幅度平衡和相位补偿。
• 信号相减：将对齐校准后的两路复数图像执行相减操作。此时，静止目标的相位在两通道间是一致的，会被抵消；而运动目标由于存在径向速度，导致在同一空间位置采样的时刻不同，从而产生相位差，无法被抵消，从而在残差图中被保留。

#### 5. 目标提取与可视化 系统对DPCA处理后的残差图像进行统计分析，以图像均值加上6倍标准差作为动态阈值，生成二值化掩模。最后，系统将检测到的目标位置与原始SAR成像结果进行叠加对比，绿色散点代表包含杂波的所有目标，红色方框则精确标示出被系统检出的运动目标。