一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法及系统

摘要

本发明提供了一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法及系统，通过获取经过解线性调频处理后的两个信号通道上的SAR回波数据，并对其进行一比特量化，再分别计算一比特量化后SAR回波数据对应的距离向信息；重复多次上述步骤得到两组距离向信息；根据两组距离向信息，构建出方位维相位校准的两幅SAR图像；计算两幅SAR图像中对应像素之间的像素差值，得到差值图像；对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。本实施例由于采取对回波数据进行一比特量化，从而简化了回波数据采集的复杂程度，降低了处理终端设备的信息处理的压力，节省了目标检测所需的成本。

权利要求

1.一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其特征在于，包括：获取两个信号通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据，并对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波数据；

根据两个信号通道上的所述一比特回波数据，计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息；

重复执行上述获取SAR回波数据，至计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，得到两个位置信号通道上对应的两组距离向信息，并根据两组距离向信息构建生成方位维相位校准的两幅SAR图像；

其中，在线性调频脉冲持续发射的时间内，重复执行N+m次上述计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，分别得到两个位置信号通道上的N+m个距离向信息；其中，N和m为正整数；

从一个信号通道上得到所述N+m个距离向信息中提取第m至N+m次回波时得到的N个距离向数据矩阵，得到第一数据集；

从另一个信号通道上得到的所述N+m个距离向信息中提取第1次至第N次回波时的N个距离向数据矩阵，得到第二数据集；

分别对所述第一数据集和第二数据集中含有的N个距离向数据矩阵进行方向位压缩得到第一SAR图像和第二SAR图像；

计算两幅SAR图像之间对应像素的像素差值，得到由所述像素差值组成的差值图像；

对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。

2.根据权利要求1所述的基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其特征在于，所述获取两个信号通道上的经过解线性调频处理后的SAR回波数据的步骤包括：利用SAR向被探测区域发送线性调频脉冲，并在呈水平方向上的两个信号通道上接收所述线性调频脉冲的回波信号；

将接收到的两个回波信号分别与所述线性调频脉冲的发送信号进行混频处理，得到经过解线性调频处理后的SAR回波数据。

3.根据权利要求1所述的基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其特征在于，所述根据两个信号通道上的所述一比特回波数据，计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤包括：

利用FFT算法将两个信号通道上的所述一比特回波数据进行频域转换，得到频点信息；

根据所述频点信息计算得到对应的距离向信息。

4.根据权利要求3所述的基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其特征在于，所述根据所述频点信息计算得到对应的距离向信息的步骤之后，还包括：对计算得到的距离向信息进行距离弯曲校正，并将距离弯曲校正后的距离向信息按照接收的时间顺序存储。

5.根据权利要求2所述的基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其特征在于，所述对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息的步骤包括：利用预设目标检测算法对所述差值图像进行目标物体检测，得到检测出的目标物体的位置信息。

6.根据权利要求3所述的基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其特征在于，所述对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波数据的步骤包括：将两个信息通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据进行一比特量化采样，若大于预设数据阈值，则将回波数据存储为1，若小于等于预设数据阈值，则将回波数据存储为

0。

7.根据权利要求2所述基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其特征在于，所述利用SAR向被探测区域发送线性调频脉冲的步骤包括：SAR以预设固定速度沿水平方向运动，同时向被探测区域发射线性调频脉冲。

8.根据权利要求1所述的基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其特征在于，所述从一个信号通道上得到所述N+m个距离向信息中提取第m至N+m次回波时得到的N个距离向数据矩阵，得到第一数据集的步骤包括：将任意所述一个信号通道上得到的所述N+m个距离向信息对应的距离向数据矩阵按照接收时间的前后顺序排列；

按照排列顺序，移动m个单位，提取第m次接收到的回波信号至第N+m次接收到的回波信号对应的距离向数据矩阵。

9.一种基于一比特量化的SAR动目标检测系统，其特征在于，包括：SAR接收机；

所述SAR接收机包括：数据量化模块、距离向计算模块、图像构建模块、差值图像生成模块和运动检测模块；

所述数据量化模块，用于获取两个水平位置信号通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据，并对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波数据；

所述距离向计算模块，用于根据两个信号通道上的所述一比特回波数据，计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息；

所述图像构建模块，用于重复执行上述获取SAR回波数据，至计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，得到两个位置信号通道上对应的两组距离向信息，并根据两组距离向信息构建生成方位维相位校准的两幅SAR图像；

其中，在线性调频脉冲持续发射的时间内，重复执行N+m次上述计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，分别得到两个位置信号通道上的N+m个距离向信息；其中，N和m为正整数；

从一个信号通道上得到所述N+m个距离向信息中提取第m至N+m次回波时得到的N个距离向数据矩阵，得到第一数据集；

从另一个信号通道上得到的所述N+m个距离向信息中提取第1次至第N次回波时的N个距离向数据矩阵，得到第二数据集；

分别对所述第一数据集和第二数据集中含有的N个距离向数据矩阵进行方向位压缩得到第一SAR图像和第二SAR图像；

所述差值图像生成模块，用于计算两幅SAR图像之间对应像素的像素差值，得到由所述像素差值组成的差值图像；

所述运动检测模块，用于对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。

说明书

一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及的是一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法及系统。

背景技术

[0002] 合成孔径雷达(SAR)是一种全天时、全天候的现代遥感成像雷达，具有远距离、高分辨的探测能力，常用于遥感测绘、区域检测、地质勘探、灾难救援等众多领域。而在更广阔
的民用领域，目前面向智能驾驶的车载SAR平台正成为新一轮的研究热点。

[0003] 现有技术中的基于机载SAR图像的运动目标检测、识别技术主要分为单通道的两视处理方法、多普勒滤波和多视干涉方法，而多通道方法主要包括偏移相位中心天线
(DPCA)、沿航迹干涉(ATI)和空时自适(STAP)方法。这些方法都在不同程度上实现了SAR图
像的杂波抑制和动目标检测，但基于SAR的高运算复杂度、高数据吞吐的特性，这些方法都
需要比较大的运算开销，对硬件性能提出很高的要求。更高分辨率的SAR系统往往需要更高
的信号带宽，而随着SAR信号带宽的增加，其数据采集、存储、传输、处理的负担逐渐加重。对
于运算资源有限，又需要实时探测目标的车载SAR来说，如何精简系统架构，降低运算复杂
度是亟待解决的难点。

[0004] 因此，现有技术有待于进一步的改进。

发明内容

[0005] 鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于为用户提供基于一比特量化的SAR动目标检测方法及系统，克服现有技术中在进行SAR图像进行运动目标检测时，SAR回
波数据的采集、存储及处理复杂度高，而运算资源有限的缺陷。

[0006] 本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

[0007] 第一方面，本实施例公开了一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法，其中，包括：

[0008] 获取两个水平位置信号通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据，并对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波数据；

[0009] 根据两个信号通道上的所述一比特回波数据，计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息；

[0010] 重复执行上述获取SAR回波数据，至计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，得到两个位置信号通道上对应的两组距离向信息，并根据两组距离向信息
构建生成方位维相位校准的两幅SAR图像；

[0011] 计算两幅SAR图像之间对应像素的像素差值，得到由所述像素差值组成的差值图像；

[0012] 对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。

[0013] 可选的，所述获取两个水平位置信号通道上的经过解线性调频处理后的SAR回波数据的步骤包括：

[0014] 利用SAR向被探测区域发送线性调频脉冲，并在呈水平方向上的两个信号通道上接收所述线性调频脉冲的回波信号；

[0015] 将接收到的两个回波信号分别与所述线性调频脉冲的发送信号进行混频处理，得到经过解线性调频处理后的SAR回波数据。

[0016] 可选的，所述根据两个信号通道上的所述一比特回波数据，计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤包括：

[0017] 利用FFT算法将两个信号通道上的所述一比特回波数据进行频域转换，得到频点信息；

[0018] 根据所述频点信息计算得到对应的距离向信息。

[0019] 可选的，所述重复执行上述获取SAR回波数据，至计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，得到两个位置信号通道上对应的两组距离向信息，并根据两组
距离向信息构建生成方位维相位校准的两幅SAR图像的步骤包括：

[0020] 在线性调频脉冲持续发射的时间内，重复执行N+m次上述计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，分别得到两个位置信号通道上的N+m个距离向信息；其
中，N和m为正整数；

[0021] 从任意一个信号通道上得到所述N+m个距离向信息中提取第m至N+m次回波时得到的N个距离向数据矩阵，得到第一数据集；

[0022] 从另一个信号通道上得到的所述N+m个距离向信息中提取第1次至第N次回波时的N个距离向数据矩阵，得到第二数据集；

[0023] 分别对所述第一数据集和第二数据集中含有的N个距离向数据矩阵进行方向位压缩得到第一SAR图像和第二SAR图像。

[0024] 可选的，所述根据所述频点信息计算得到对应的距离向信息的步骤之后，还包括：

[0025] 对计算得到的距离向信息进行距离弯曲校正，并将距离弯曲校正后的距离向信息按照接收的时间顺序存储。

[0026] 可选的，所述对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息的步骤包括：

[0027] 利用预设目标检测算法对所述差值图像进行目标物体检测，得到检测出的目标物体的位置信息。

[0028] 可选的，所述对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波数据的步骤包括：

[0029] 将两个信息通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据进行一比特量化采样，若大于预设数据阈值，则将回波数据存储为1，若小于等于预设数据阈值，则将回波数据存
储为0。

[0030] 可选的，所述利用SAR向被探测区域发送线性调频脉冲的步骤包括：

[0031] SAR以预设固定速度沿水平方向运动，同时向被探测区域发射线性调频脉冲。

[0032] 可选的，所述从任意一个信号通道上得到所述N+m个距离向信息中提取第m至N+m次回波时得到的N个距离向数据矩阵，得到第一数据集的步骤包括：

[0033] 将所述任意一个信号通道上得到的所述N+m个距离向信息对应的距离向数据矩阵按照接收时间的前后顺序排列；

[0034] 按照排列顺序，移动m个单位，提取第m次接收到的回波信号至第N+m次接收到的回波信号对应的距离向数据矩阵

[0035] 第二方面，本实施例公开了一种基于一比特量化的SAR动目标检测系统，其中，包括：SAR接收机；

[0036] 所述SAR接收机包括：数据量化模块、距离向计算模块、图像构建模块、差值图像生成模块和运动检测模块；

[0037] 所述数据量化模块，用于获取两个水平位置信号通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据，并对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波数据；

[0038] 所述距离向计算模块，用于根据两个信号通道上的所述一比特回波数据，计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息；

[0039] 所述图像构建模块，用于重复执行上述获取SAR回波数据，至计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，得到两个位置信号通道上对应的两组距离向信息，
并根据两组距离向信息构建生成方位维相位校准的两幅SAR图像；

[0040] 所述差值图像生成模块，用于计算两幅SAR图像之间对应像素的像素差值，得到由所述像素差值组成的差值图像；

[0041] 所述运动检测模块，用于对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。

[0042] 有益效果，本发明提供了一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法及系统，通过经过解线性调频处理后的SAR回波数据，并对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，再分
别计算一比特回波数据对应的距离向信息；重复上述多次上述步骤，得到两个信号通道上
的分别对应的两组距离向信息；根据两个信号通道得到的两组距离向信息，得到方位维相
位校准的两幅SAR图像；计算两幅SAR图像中对应像素之间的像素差值，得到由所述像素差
值组成的差值图像；对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。本实施
例由于采取对回波数据进行一比特量化，从而简化了回波数据采集的复杂程度，降低了处
理终端设备的信息处理的压力，节省了目标检测所需的成本。

附图说明

[0043] 图1是本发明所述基于一比特量化的SAR动目标检测方法的步骤示意图；

[0044] 图2是本发明所述方法中偏移相位中心天线的构建结构示意图；

[0045] 图3是本发明所述方法中基于信号通道的距离向信息生成SAR图像的原理示意图；

[0046] 图4是本发明所述方法中具体应用实施例的步骤流程图；

[0047] 图5为常规高精度采样的SAR数据成像；

[0048] 图6为常规高精度采样DPCA后的结果；

[0049] 图7为本实施例方法中对SAR回波数据进行1比特采样SAR成像结果；

[0050] 图8为本实施例方法中对SAR回波数据进行1比特采样DPCA后的结果；

[0051] 图9是本发明所述实施例方法中从SAR图像中检测出目标图像的示意图；

[0052] 图10是本发明所述基于一比特量化的SAR动目标检测系统的原理示意图。

具体实施方式

[0053] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用
于限定本发明。

[0054] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措
辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加
一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元
件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在
中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措
辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

[0055] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该
理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的
意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义
来解释。

[0056] 发明人发现现有技术中在进行SAR图像中的运动目标检测时，基于SAR的高运算复杂度、高数据吞吐的特性，导致现有检测方法需要使用较高的信号带宽和存储资源以处理
采集到的大量SAR回波数据。若要提高信号带宽和增加存储资源则需要增加成本，因此如何
降低运算复杂度和如何精简处理方法的构架是急需解决的问题。

[0057] 本实施例中提供了一种一比特量化的SAR动目标检测方法及系统，通过对接收到的SAR回波数据进行一比特量化，降低其位宽，从而实现降低数据处理的复杂度，提升处理
效率的目的。本实施例中还结合机载SAR‑GMT I领域的双通道DPCA技术，对两个信号通道上
获取的SAR回波数据进行采集，并进行一比特量化后，计算对应的距离向信息，再根据计算
出的距离向信息构建出方位维相位校准的两幅SAR图像，计算两幅SAR图像中对应像素之间
的差值，过滤掉静止物体的检测信息，得到含有目标运动物体运动数据信息的差值图像，对
差值图像进行目标检测，得到检测出的目标运动物体及其运动数据信息。

[0058] 下面结合附图和具体应用实施例，对本发明提供的所述SAR动目标检测方法及系统做进一步的说明。

[0059] 本实施例公开了一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法，如图1所示，包括：

[0060] 步骤S1、获取两个信号通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据，并对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波数据。

[0061] 雷达平台以预设速度运动，雷达平台的发射天线向被探测目标运动物体所在的区域发射线性调频脉冲，经过反射后被雷达平台的接收天线接收，为了满足偏移相位中心天
线(DPCA)条件，将两个接收天线呈水平放置，其结构示意图如2所示，其中TX为发射天线，
RX1和RX2为接收天线，d是两天线中心间距，m为正整数，V为雷达平台运动速度，PRF为脉冲
重复频率。

[0062] 当接收第1个回波信号时，RX2的接收相位中心在O1点,RX1的接收相位中心在O点；当发射m个脉冲后，RX2的接收相位中心移到O1′,RX1接收相位中心移到O′处。若满足条件：

[0063] d＝2mV/PRF

[0064] 则RX2接收的第1个静止目标脉冲回波与RX1接收的第m个静止点脉冲回波包含相同的信息，而目标运动物体对应的运动点会产生额外信息，因此两者包含的动目标回波信
息不同。将RX1接收的数据在时间维向后滑动m个回波时间,将这两个通道的信号相减就能
将静止目标消除而剩下运动目标信息。

[0065] 进一步的，所述获取两个信号通道上的经过解线性调频处理后的SAR回波数据的步骤包括：

[0066] 利用SAR向被探测区域发送线性调频脉冲，并在呈水平方向上的两个信号通道上接收所述线性调频脉冲的回波信号。

[0067] 将接收到的两个回波信号分别与所述线性调频脉冲的发送信号进行混频处理，得到经过解线性调频处理后的SAR回波数据。

[0068] 利用SAR发出脉冲信号，本实施例中发出的脉冲信号为线性调频脉冲，利用SAR上的设置的呈水平方向上的两个天线接收所述线性调频脉冲返回的回波信号，对两个天线上
接收到的回波信号均进行混频处理，具体的，将各个回波信号分别与发射信号共轭相乘做
差频，即将接收到的回波信号进行混频处理后，将回波信号变成单频信号。所述单频信号的
频率与回波信号和发射信号之间的距离差成正比，这就是Dechirp(解线性调频)。

[0069] 记载频信号为 tm＝mT(m＝0,1,2,…)为慢时间，为快时间。某点目标到雷达的距离为Rt，参考中心到雷达距离为Rref，RΔ＝Rt‑Rref，Dechirp后差频输出为：

[0070]

[0071] 其中， fc为中心频率，Tp为脉冲宽度，γ为LFM信号的调频率，因此，在快时间域里为频率与RΔ成正比的单频脉冲， 其中c为光速。

[0072] 进一步的，所述对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波数据的步骤包括：

[0073] 将两个信息通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据进行一比特量化采样，若大于预设数据阈值，则将回波数据存储为1，若小于等于预设数据阈值，则将回波数据存
储为0。

[0074] 对解线性调频(dechirp)后时域信号 进行一比特量化采样，若信号大于0或是预先设定的阈值，则将回波数据存储为1；若信号小于等于0或是预先设定的阈值，则将
回波数据存储为0，从而可以得到由0和1组成的一比特SAR回波数据。所述SAR回波数据为复
数，其对应的复信号有实部虚部，在对其进行一比特量化时，实部和虚部需要分别进行一比
特量化。

[0075] 步骤S2、根据两个信号通道上的所述一比特回波数据，计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息。

[0076] 根据上述步骤S1中处理得到的一比特SAR回波数据，得到回波信号中含有的距离向信息，所述距离向信息为回波信号中含有发射点与接收点之间的距离信息，在一种实现
方式中，利用FFT算法计算出距离向信息。具体的，利用FFT算法将两个信号通道上的所述一
比特回波数据进行频域转换，得到频点信息；根据所述频点信息计算得到对应的距离向信
息。由于本步骤中处理的SAR回波数据为一比特量化后的SAR回波数据，因此将两个通道的
回波数据FFT算法进行运算的数据量相比之前16比特的回波数据有很大程度的简化，再进
行适当的距离弯曲校正，分别存储的数据也比之前进行16比特数据处理更加精简。另一方
面，SAR回波数据的FFT运算也可进行适当化简，比如在第一级乘法中可通过异或门替代传
统的高精度乘法器。

[0077] 步骤S3、重复执行上述获取SAR回波数据，至计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，得到两个位置信号通道上对应的两组距离向信息，并根据两组距离
向信息构建生成方位维相位校准的两幅SAR图像。

[0078] 在脉冲持续发射的时间段内，SAR再次发射信号，重复步骤S1和步骤S2，将FFT运算后的SAR回波数据按照时间存储。

[0079] 结合图3所示，假设一帧SAR图像采用N个回波进行构建，则当系统处理完了m+N个回波后，将通道1的回波时移m个单位，即取f1(m)到f1(m+N)的数据矩阵进行方位向压缩成
像得到IM1；而通道2无需时移，取f2(1)到f2(N)的数据矩阵进行方位向压缩成像得到IM2。

[0080] 所述在线性调频脉冲持续发射的时间内，重复执行上述计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，得到两个位置信号通道上对应的两组距离向信息，并根
据两组距离向信息构建生成方位维相位校准的SAR图像的步骤包括：

[0081] 在线性调频脉冲持续发射的时间内，重复执行N+m次上述计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，分别得到两个位置信号通道上的N+m个距离向信息；

[0082] 从任意一个信号通道上得到所述N+m个距离向信息中提取第m至N+m次回波时得到的N个距离向数据矩阵，得到第一数据集；

[0083] 从另一个信号通道上得到的所述N+m个距离向信息中提取第1次至第N次回波时的N个距离向数据矩阵，得到第二数据集；

[0084] 分别对所述第一数据集和第二数据集中含有的N个距离向数据矩阵进行方向位压缩得到第一SAR图像和第二SAR图像。

[0085] 进一步的，所述从任意一个信号通道上得到所述N+m个距离向信息中提取第m至N+m次回波时得到的N个距离向数据矩阵，得到第一数据集的步骤包括：

[0086] 将所述任意一个信号通道上得到的所述N+m个距离向信息对应的距离向数据矩阵按照接收时间的前后顺序排列；

[0087] 按照排列顺序，移动m个单位，提取第m次接收到的回波信号至第N+m次接收到的回波信号对应的距离向数据矩阵。

[0088] 步骤S4、计算两幅SAR图像之间对应像素的像素差值，得到由所述像素差值组成的差值图像。

[0089] 将两幅SAR图像中对应的像素值相减，即可滤掉两幅SAR图像中在脉冲发射的时间段内保持静止物体对应的静止点，保留运动目标的信息。

[0090] 步骤S5、对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。

[0091] 当上述步骤S4中获取到差值图像后，可对差值图像进行图像化处理后，再对图像化处理后的差值图像进行检测和定位，获取到差值图像中含有的目标运动物体的定位信
息。其中，对差值图像进行图像化处理可以为图像二值化处理，对二值化处理的差值图像进
行检测，可以为利用基于像素的连通性的图像目标检测算法检测出目标运动物体所在的像
素点，最后根据检测出的像素点定位出目标运动物体。在一种实现方式中，可以利用基于滑
动窗口的目标检测算法对所述差值图像进行目标运动物体检测，得到检测出的目标运动物
体的在差分图像中的位置信息。本步骤中，还可以利用其他目标检测算法对差值图像进行
目标检测，从而获取到差值图像中含有的目标运动物体的相关信息。

[0092] 进一步的，所述利用SAR向被探测区域发送线性调频脉冲的步骤包括：

[0093] SAR以预设固定速度沿水平方向运动，同时向被探测区域发射线性调频脉冲。

[0094] 下面结合图4对本实施例所提供的方法做进一步的解释。

[0095] 步骤1：雷达平台以速度V沿水平方向运动，发射天线向被探测目标场景发射线性调频脉冲，经过反射后被雷达的两个接收天线接收回波。

[0096] 步骤2：接收到的两个通道的回波数据分别与参考信号(发射信号)共轭相乘做差频，即进行混频处理后，回波变成单频的信号。对dechirp后时域信号进行一比特量化采样。

[0097] 步骤3：SAR回波数据要得到距离向信息，则每个回波要先通过一维的FFT转换到频域，得到的频点信息与距离目标距离相对应。将两个通道的回波进行FFT后，再进行适当的
距离弯曲校正，分别存储。得益于回波的一比特量化，回波的FFT运算也可进行适当化简，比
如在第一级乘法中可通过异或门替代传统的高精度乘法器。

[0098] 步骤4：SAR再次发射信号，重复步骤1～步骤3，将FFT后的数据依时间存储。假设一帧SAR图像采用N个回波进行构建，则当系统处理完了m+N个回波后，将通道1的回波时移m个
单位，即取f1(m)到f1(m+N)的数据矩阵进行方位向压缩成像得到IM1；而通道2无需时移，取
f2(1)到f2(N)的数据矩阵进行方位向压缩成像得到IM2。

[0099] 步骤5：将IM1和IM2两幅图像相减，即可滤掉SAR图像的静止点，保留运动目标的信息，进一步采用图像处理相关目标标定手段可实现运动目标的检测。应当指出，对dechirp
回波进行直接的一比特量化后，会在成像频带引入部分高次谐波，这在某种程度上降低了
成像的质量，但依然能实现较好的目标检测性能。

[0100] 本发明的效果可以通过以下的仿真实验进一步说明，仿真时采用MATLAB软件进行仿真。

[0101] 仿真构建了三类不同的目标：静止点、运动点，走动行人。雷达速度为5m/s,方向为180°；运动点和行人走动速度为1.5m/s，方向分别为45°和0°。图5所示为通道2数据常规高
精度采样的SAR数据成像结果；图6所示为通道2和通道1数据常规高精度采样DPCA后的结
果；图7为通道2数据1比特采样SAR成像结果；图8为通道1和通道2数据1比特采样DPCA后的
结果；图9为基于1比特采样的动目标探测结果。

[0102] 本实施例公开了一种基于一比特量化的SAR动目标检测系统，如图10所示，包括：SAR接收机；

[0103] 所述SAR接收机包括：数据量化模块100、距离向计算模块200、图像构建模块300、差值图像生成模块400和运动检测模块500。

[0104] 所述数据量化模块100，用于获取两个水平位置信号通道上经过解线性调频处理后的SAR回波数据，并对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，得到量化后的一比特回波
数据；其功能如步骤S1所示。

[0105] 所述距离向计算模块200，用于根据两个信号通道上的所述一比特回波数据，计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息；其功能如步骤S2所示。

[0106] 所述图像构建模块300，用于在线性调频脉冲持续发射的时间内，重复执行上述计算得到与所述一比特回波数据对应的距离向信息的步骤，得到两个位置信号通道上对应的
两组距离向信息，并根据两组距离向信息构建生成方位维相位校准的两幅SAR图像；其功能
如步骤S3所示。

[0107] 所述差值图像生成模块400，用于计算两幅SAR图像之间对应像素的像素差值，得到由所述像素差值组成的差值图像；其功能如步骤S4所示。

[0108] 所述运动检测模块500，用于对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。其功能如步骤S5所示。

[0109] 本发明所述方法由于将SAR回波数据行16bit量化，所需要的模数转换器(ADC)的复杂度、成本要远远高于把它量化为1bit的复杂度和成本。同时，由于1bit的复杂度和成本
更低，它的采样率也可以比16bit的高出很多，这是在数据采集方面的优势。

[0110] 在数据存储方面，因为SAR需要采集一段时间的回波再进行方位向的处理，故回波数据缓存的量是很大的，若都是高精度量化存储，存储资源的开销是比较大的。而一比特量
化回波后，将大大降低存储上的开销。与16比特量化数据对比，理论上1比特量化的存储量
仅是其1/16。

[0111] 在数据处理方面，因为回波数据的一比特量化，在进行距离向FFT时，在第一级蝶形运算中，乘法器就可以使用异或门电路替代，因此将数据进行一比特量化的方法降低数
据处理的复杂度，提升了运算架构简化的潜力。

[0112] 本发明提供了一种基于一比特量化的SAR动目标检测方法及系统，通过经过解线性调频处理后的SAR回波数据，并对获取到的SAR回波数据进行一比特量化，再分别计算一
比特回波数据对应的距离向信息；重复上述多次上述步骤，得到两个信号通道上的分别对
应的两组距离向信息；根据两个信号通道得到的两组距离向信息，得到回波时移间隔预设
次数的两幅SAR图像；计算两幅SAR图像中对应像素之间的像素差值，得到由所述像素差值
组成的差值图像；对所述差值图像进行目标检测，获取目标运动物体的检测信息。本实施例
由于采取对回波数据进行一比特量化，从而简化了回波数据采集的复杂程度，降低了处理
终端设备的信息处理的压力，节省了目标检测所需的成本。

[0113] 可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保
护范围。