本书系统地论述了机载 / 星载平台下的多通道合成孔径雷达（SAR）动目标检测技术。首先，着重阐述了多通道 SAR 运动目标检测基本理论，包括运动目标回波信号分析和地杂波分析；然后，SAR 运动目标检测方法重点剖析了双通道 DPCA 和多通道 STAP 等经典检测方法；并在此基础上，引入了基于压缩感知的先进运动目标检测技术；最后，进一步探讨了非均匀杂波环境下的多通道 SAR 运动目标检测与重定位方法。

本书可供从事雷达信号处理相关领域的本科生、研究生、科研工作者以及工程技术人员参考。

目录

第 1 章 绪论

1.1 概述

1.2 多通道 SAR-GMTI 系统和运动目标检测技术

1.2.1 多通道 SAR-GMTI 系统发展现状

1.2.2 SAR 运动目标检测研究现状

第 2 章 多通道 SAR 运动目标检测基本理论

2.1 引言

2.2 多通道 SAR 对地观测几何模型

2.3 运动目标回波信号分析

2.3.1 运动目标回波信号模型

2.3.2 运动目标参数对 SAR 成像影响

2.3.3 运动目标成像仿真

2.4 地杂波分析

2.4.1 地杂波频谱特性

2.4.2 地杂波统计模型

2.5 本章小结

第 3 章 基于 DPCA 技术的 SAR 运动目标检测方法

3.1 引言

3.2 DPCA 技术基本原理

3.3 双通道 DPCA 算法

3.3.1 数据时域 DPCA 算法

3.3.2 数据多普勒域 DPCA 算法

3.3.3 图像域 DPCA 算法

3.4 DPCA 算法检测性能分析

3.4.1 最小可检测速度

3.4.2 最大可检测速度

3.4.3 盲速问题

3.4.4 通道失衡问题

3.4.5 均匀杂波环境下的检测性能

3.4.6 非均匀杂波环境下的检测性能

3.5 本章小结

第 4 章 基于 STAP 技术的 SAR 运动目标检测方法

4.1 引言

4.2 STAP 技术基本原理

4.3 多通道 STAP 算法

4.3.1 数据时域 STAP 算法

4.3.2 数据多普勒域 STAP 算法

4.3.3 图像域 STAP 算法

4.4 STAP 算法检测性能分析

4.4.1 均匀杂波环境下的检测性能

4.4.2 非均匀杂波环境下的检测性能

4.5 基于非均匀阵列的图像域 STAP 处理

4.5.1 非均匀阵列 SAR-GMTI 系统

4.5.2 基于多像素联合处理的图像域 STAP 算法

4.6 本章小结

第 5 章 基于压缩感知理论的 SAR 运动目标检测方法

5.1 引言

5.2 压缩感知基本理论

5.2.1 压缩感知理论概述

5.2.2 多通道 SAR 稀疏回波模型

5.3 双通道 DPCA-BCS 算法

5.3.1 DPCA-BCS 算法理论分析

5.3.2 仿真结果与分析

5.3.3 检测性能分析

5.4 多通道 STAP-BCS 算法

5.4.1 STAP-BCS 算法理论分析

5.4.2 仿真结果与分析

5.4.3 检测性能分析

5.5 改进多通道 STAP-BCS 算法

5.6 本章小结

第 6 章 非均匀杂波环境下多通道 SAR 运动目标检测与重定位

6.1 引言

6.2 基于子孔径的图像序列生成

6.3 径向速度对目标位置影响

6.4 多目标 RFS 模型

6.5 基于改进 GMPHD 滤波器的 SAR 运动目标检测

6.5.1 GMPHD 滤波器

6.5.2 改进 GMPHD 滤波器

6.6 实验结果与分析

6.6.1 仿真结果与分析

6.6.2 Gotcha SAR 实测数据实验

6.7 本章小结

参考文献

前言

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）具有全天候、全天时、远距离、高分辨对地观测的优势，朝着多平台、多通道、多功能、多极化方向发展。利用多通道 SAR 系统，可增加回波信号的空间维信息，实现对观测区域的地面运动目标指示（Ground Moving Target Indication，GMTI），极大提升 SAR 系统对运动目标观测能力，使得多通道合成孔径雷达地面运动目标指示（Synthetic Aperture Radar Ground Moving Target Indication，SAR-GMTI）技术在战场侦察、交通监控、海洋监测、灾害评估等军事与民用领域具有重要的应用价值和广阔的发展前景。

为适应新时期雷达信号处理人才培养与技术创新的需求，系统地总结并阐述多通道 SAR 运动目标检测技术的基本原理、核心方法与发展前沿，显得尤为必要。本书聚焦于机载与星载平台下的多通道 SAR 运动目标检测技术，系统阐述先进多通道杂波抑制和运动目标检测理论与方法。本书的撰写力求理论严谨、表述清晰、层次分明，注重经典理论与前沿方法的结合，既有相对抽象的数学模型和详细的理论推导，也有充分的仿真与实验分析。

本书内容共分为 6 章：第 1 章介绍多通道 SAR-GMTI 系统的发展历程，以及 SAR 运动目标检测方法的国内外研究现状，为后续章节的展开奠定背景基础；第 2 章介绍多通道 SAR 运动目标检测的基本理论，主要包括多通道 SAR 对地观测几何模型、运动目标回波信号分析、地杂波频谱特性与统计模型，为后续各类检测算法提供理论支撑；第 3 章介绍基于偏置相位中心天线（Displaced Phase Center Antenna，DPCA）技术的 SAR 运动目标检测方法，主要包括 DPCA 技术基本原理、双通道 DPCA 算法、DPCA 算法检测性能分析；第 4 章介绍基于空时自适应处理（Space Time Adaptive Processing，STAP）技术的 SAR 运动目标检测方法，主要包括 STAP 技术基本原理、多通道 STAP 算法、STAP 算法检测性能分析、基于非均匀阵列的图像域 STAP 处理；第 5 章介绍基于压缩感知理论的 SAR 运动目标检测方法，主要包括压缩感知基本理论、双通道偏置相位中心天线贝叶斯压缩感知（Displaced Phase Center Antenna Bayesian Compressive Sensing，DPCA-BCS）算法、多通道 STAP-BCS 算法；第 6 章介绍非均匀杂波环境下的多通道 SAR 运动目标检测与重定位方法，主要包括基于子孔径的图像序列生成、径向速度对目标位置影响、多目标随机有限集模型、基于改进高斯混合概率假设密度（Gaussian Mixture Probability Hypothesis Density，GMPHD）滤波器的 SAR 运动目标检测。

本书第 1～2 章由穆慧琳、张云执笔，第 3～4 章由穆慧琳、丁畅、赵梦晓执笔，第 5～6 章由穆慧琳、韩亚娟、王甲富执笔。特别感谢中国人民解放军空军工程大学 “电子科学与技术” 博士后流动站对本书的资助。

本书是作者及研究团队在 SAR 运动目标检测领域的理论探索和应用实践成果总结，对 SAR-GMTI 理论发展及其系统的实验和应用均具有参考价值。由于新体制 SAR 运动目标检测的新理论、新方法不断涌现，加之作者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请各位读者和专家批评指正。

作 者

2025 年 12 月