高分辨相干极化GTD散射模型及其应用

针对高分辨极化测量雷达体制,研究了雷达目标的高分辨极化特性的建模与提取问题.建立了能够精确描述雷达目标高频极化散射的高分辨相干极化GTD(CP-GTD)模型,并提出了基于CP-GTD模型的全极化散射中心参数估计方法.与常规GTD方法相比,CP-GTD方法的突出优点在于它不需要进行散射中心关联,并且能准确估计散射中心的相干散射矩阵.此外,全极化信息的利用,使其具有精度更高、速度更快等优点.基于仿真和实测数据的实验结果验证了CP-GTD模型的优越性.     

航空雷达目标极化分集特征的实时提取与自动目标识别的ANN技术

本文首先利用Ｈｏｐｆｉｅｌｄ线性规划神经网络实现了一种极化椭圆匹配技术，从极化分集的雷达后向散射测量结果中提取了目标主散射体的全极化信息──极化分集特征；然后将实时获取的极化分集特征进行特征变换，进而直接利用基于欧氏测度的ＡＲＴ２神经网络进行自动目标识别．     

雷达目标散射功率矩阵测量

雷达目标极化特性测量是雷达界关注的基本问题,在雷达目标极化增强和雷达目标极化识别等领域都具有重要应用.现有极化测量雷达普遍采用的分时极化测量方法受制于目标运动带来的影响,限制了其在上述领域的应用.文中以目标散射功率矩阵为测量对象,通过设计极化处理方式,克服了目标运动带来的影响,分析和验证了测量误差的统计特性和测量性能.     

基于极化特征的雷达目标识别技术

极化特性是雷达目标散射回波的重要特性之一,极化特征能够解析目标的粗细、大小、对称性等信息。随着雷达极化测量技术的逐步成熟,基于极化特征的雷达目标识别日益引起国内外学术界的高度重视。以电磁散射计算仿真的飞机模型为研究对象,在极化不变量理论基础上对这些飞机目标的极化特性进行了试验分析研究,以SVM为分类器,通过功率矩阵的迹和去极化系数可以实现对三个目标的区分。结果表明,该方法可以有效地将三个目标进行分类识别。     

基于极化不变量的飞机目标识别

基于宽带毫米波极化雷达体制背影，通过极化不变量之一的去极化系数，研究了飞机目标的极化散射特性，并提取了极化特征，设计了飞机目标的分类或识别器结构，它能对五种飞机目标进行有效的分类或识别。     

W波段数字变极化目标特性测量雷达

提出一种新型的W波段数字变极化目标特性测量雷达.该雷达由两子阵变极化天馈、两通道TR模块与数字处理单元构成, 采用空间波束合成任意极化发射、数字方式实现任意极化接收.通过目标实验结果表明, 该雷达能在多种极化体制下准确提取目标极化散射矩阵, 具备测量目标全极化RCS能力以及可用于目标极化特性分析与研究.     

人造目标散射结构的零极化辨识与应用

目标最优极化是雷达极化问题研究的重要理论基础. 目标零极化又称共极化零点,是目标最优极化的重要组成部分. 通过目标零极化可以推导出目标的其他最优极化状态,其广泛应用于目标极化匹配接收、目标对比增强等领域. 文中从目标结构辨识角度首次揭示了零极化理论方法在人造目标散射结构辨识方面具有独特优势,并基于人造目标典型散射结构从理论上推导出典型散射结构的零极化矢量. 将复极化比平面的极化表征方法与极化响应特征相结合,提出了零极化三维响应特征图可视化表征方法,揭示了典型散射结构的零极化差异,得到了零极化响应特征矢量. 在此基础上提出了一种人造目标散射结构的零极化辨识方法,通过提取极化雷达图像中人造目标的强散射中心,将散射中心的零极化响应特征矢量与典型散射结构进行匹配,从而确定散射中心的散射结构类型,实现人造目标结构辨识. 结合车辆和无人机等典型人造目标的电磁计算数据,开展了目标结构辨识对比实验. 与Cameron分解方法相比,本文提出的零极化散射结构辨识方法能够准确识别出散射中心的散射结构类型. 特别对结构对称型人造目标,本文方法识别结果呈现的对称性更准确,更符合目标实际的散射特性.     

瞬态极化雷达中极化测量与校准的数学原理及实验验证

瞬态极化雷达是一种具有两路正交极化通道独立收发能力的新体制雷达,可实现目标极化散射矩阵的瞬时测量。在对传统的瞬态极化雷达目标极化散射矩阵测量原理进行分析的基础上,详细介绍了基于模糊函数矩阵的极化测量新方法,给出了相应的信号处理流程;并提出了基于单个金属球定标体的极化散射矩阵测量结果校准方法;最后介绍了基于瞬态极化雷达试验系统开展的仿真实验、外场测量实验及实验结果。     

干扰背景下瞬时极化测量雷达的目标识别预处理技术

该文以瞬时极化测量雷达的攻防对抗为背景,分析了单极化有源干扰机形成的假目标的极化散射特性。分析结果表明,在同样的干扰样式下,干扰机在分时极化测量雷达和瞬时极化测量雷达下生成的假目标具有不同的散射特性。在单极化有源假目标极化散射特性分析基础上,针对对抗条件下极化雷达无法准确测量目标散射矩阵的情况,提出了一种基于不完整极化测量的目标识别预处理方法。该方法能够有效获取目标三个极化散射矩阵序列,它们可以用作目标识别的稳健特征量。     

雷达目标空频域瞬态极化特性及其在几何结构反演中的应用

该文针对高分辨全极化成像雷达体制,研究了雷达目标的空频域瞬态极化特性及其在目标几何结构反演中的应用.给出了空频域瞬态极化特性的表征及获取方法,将已有瞬态极化理论拓广至空频域,并对典型散射结构的空频域瞬态极化特性进行对比分析.作为应用,提出基于空频域瞬态极化特性分析的雷达目标几何结构反演方法,该方法通过揭示空频域瞬态极化特征与散射结构类型间的对应关系,可以克服传统反演的模糊性和局限性,实现更为准确和可信的反演.基于暗室测量数据验证了该方法的有效性.     

基于支持向量机的极化SAR图像分类

极化合成孔径雷达可以同时得到地面场景在不同极化组合下的雷达图像,极大地丰富了获取的地物目标信息量。针对极化SAR图像特征提取和目标分类的困难,由4种基本极化组成样本向量,运用基于统计学习理论的支持向量机以及不同的核函数设计分类器,提出了一种新的极化SAR图像分类算法,并对实测极化SAR数据进行分类实验。结果表明,将支持向量机分类器应用于极化SAR图像分类中是可行和有效的,并且通过选择适当的惩罚系数,可以进一步提高分类效果。     

宽带极化雷达目标的互易性修正及识别

针对雷达目标的互易性修正问题，利用机器学习理论，提出一种基于非线性表示子的极化雷达目标互易性修正方法。尝试将Krogager和Cameron目标分解方法用于宽带极化雷达目标的识别，分别基于这两种目标分解方法对宽带极化雷达目标进行特征提取，在Krogager分解中使用核非线性分类器和分类器融合方法对特征矢量进行分类，在Cameron分解中使用投票判决方法对特征矢量进行分类。仿真结果表明，所讨论的方法有较好的性能。     

多载频MIMO雷达中目标旋转部件三维微动特征提取方法

雷达目标的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径,近年来获得了广泛研究.将多输入多输出(MIMO)雷达技术引入雷达目标微多普勒效应研究,在分析多载频MIMO雷达中目标旋转部件微多普勒效应的基础上,提出了一种雷达目标三维微动特征提取方法.该方法通过在回波时频平面上消除目标主体运动产生的多普勒频移,构造相应的Houg...     

融合极化旋转域特征和超像素技术的极化SAR舰船检测

对海监视是极化SAR的重要应用,密集区域的舰船目标检测是当前面临的主要挑战之一。舰船密集区域受多目标串扰,传统的恒虚警率(CFAR)检测滑窗难以选取纯净的海杂波样本用于确定检测门限,将导致检测性能下降。针对这一问题,该文从特征提取和检测器设计两方面出发,提出一种融合极化旋转域特征和超像素技术的极化SAR舰船检测方法。在特征提取方面,雷达目标的后向散射敏感于目标姿态与雷达视线的相对几何关系,由此带来的散射多样性隐含信息可通过极化旋转域分析进行挖掘。该文利用极化相关方向图及导出的一系列极化旋转域特征,根据目标杂波比(TCR)分析,优选TCR最高的3个极化特征量用于构建目标检测器。在此基础上,该文在检测器设计方面提出了一种基于K均值聚类的杂波超像素筛选方法,有效避免了密集区域舰船目标对邻近杂波的影响,基于筛选的杂波像素点得到舰船目标CFAR检测结果。基于Radarsat-2和高分三号星载全极化SAR数据的对比实验表明,所提方法能有效实现密集区域舰船目标检测,检测品质因数达到95%。      

基于跟踪脉冲的MIMO雷达多目标微动特征提取

微动特征是空间目标识别的重要特征信息之一。然而,现有的多功能多输入多输出(Multi-Input Multi-Output, MIMO)雷达通常需要在完成目标搜索和跟踪任务之后为目标微动特征提取分配大量连续的时间资源,导致目标识别实时性能和雷达系统整体工作性能均不高。针对该问题,该文提出了一种基于跟踪脉冲的MIMO雷达多目标微动特征提取方法。首先依据各目标的方位信息对MIMO雷达发射波形进行设计,为不同方向目标同时发射跟踪脉冲;在此基础上,综合考虑目标微动特征提取性能以及目标跟踪性能的需求,对跟踪脉冲的发射时间序列进行优化设计;最后,直接利用窄带跟踪脉冲实现对不同方向目标微动特征的同时提取,无需再为目标微动特征提取分配额外的时间资源,有效提升目标识别实时性和雷达工作效率。仿真实验表明,在信噪比大于–10 dB时,所提方法能够实现多目标微动特征的准确提取,具有良好的有效性和鲁棒性。      

基于残差谱显著性区域提取的极化SAR船只检测

极化合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）包含了丰富的目标散射信息,已被广泛用于海上船只检测.文中将机器视觉中基于残差谱视觉显著性区域提取方法扩展到极化SAR船只检测.首先,全面分析SAR极化特征的船海区分能力,利用5景RADARSAT-2全极化数据,对比45种极化特征的船海欧式距离、巴氏距离和对比度,筛选出16个船海对比度大于20 dB的极化特征;其次,挑选出适用于残差谱显著性区域提取船只检测的极化特征组合,通过特征间互信息、图像对数谱特性分析,确定利用相干矩阵的三个幅度极化特征组合成RGB图像进行船只检测;最后,将本文方法与基于恒虚警率的方法比较.在测试图像中,传统方法的品质因数小于0.9,本文方法的品质因数为0.95.本文方法能够很好地抑制虚警,同时还可直接提取出目标的轮廓等几何信息,具有一定的应用前景.     

全极化高分辨雷达距离像统计识别方法

在全极化、高分辨雷达体制背景下,提出一种将极化信息与高分辨距离像相结合的雷达目标统计识别方法。采用物理统计非高斯模型对全极化高分辨距离像建模,用模型参数分别表征具有较强散射强度分辨单元的多少和强弱,将全极化下的模型参数直接作为特征矢量,并采用Parzen窗法估计模型参数的概率分布密度,用贝叶斯分类器进行分类识别。对实测的导弹类目标识别结果表明,该方法能有效克服距离像特征依赖于方位信息的缺点,达到令人满意的识别结果。     

全极化雷达极化标校技术研究

受各种非理想因素的影响,极化测量雷达难以直接测得目标准确的极化散射矩阵（polarization scattering matrix,PSM）,因此,高精度极化标定是准确获取和利用目标极化信息的基础.本文从极化标校的基本原理出发,建立了PSM测量的误差模型,分析了主要误差因素对PSM测量结果的影响,阐述了无源和有源极化标定方法并对其性能和适用场景进行比较,分析了极化标校器的参数对极化标校精度的影响.分析结果表明,目标的交叉极化分量与极化测量雷达系统的极化隔离度处在相同水平时,目标的交叉极化分量测量结果会明显偏离其真值,通过极化隔离度优于测量系统隔离度无源或有源极化定标体对系统进行标校可以减小系统极化隔离度带来的测量误差.本文工作为极化定标体的研制和全极化测量雷达的系统标校奠定了基础.     

基于差异度的极化SAR相干斑抑制效果评估

相干斑抑制是极化SAR图像解译和信息提取的基础。针对采用极化特征图对极化SAR图像相干斑抑制算法极化信息保持能力定性评估的不足,本文提出一种基于差异度的相干斑抑制效果评估方法。该方法通过比较相干斑抑制前后目标区域的差异度,实现相干斑抑制算法对目标极化信息保持能力的定量评估。在评估过程中采用分别先对目标区域内每个像素做差异度后求平均的方法,代替传统的先将目标区域内像素K矩阵求平均后求极化特征图的方法,避免了先对各个像素做平均带来的二次估计。对通过极化特征图判断性能接近的不同相干斑抑制算法,得到更为精确的评估结果。最后选取三类典型相干斑抑制算法,分别对仿真数据和实测ESAR数据中的面目标和点目标进行评估,验证了方法的有效性。