海面角反射器的极化旋转域特性研究

海面角反射器是反舰导弹的主要诱骗干扰手段之一。研究海面角反射器的极化散射特性具有重要的军事应用价值。极化旋转域解译方法能够有效挖掘目标散射多样性中蕴含的丰富散射信息。本文利用极化相关方向图解译工具分析了典型三面角和二面角结构的极化旋转域特性差异。在此基础上以八面体角反射器和二十面体角反射器为研究对象,分析了角反射器极化旋转域特征随方位角、频率以及海况等级的变化情况,揭示了海面角反射器极化旋转域特性演化规律。通过特征提取,研究发现极化相关度、极化相关起伏度、极化相关特征最小值、极化相关对比度和极化相关特征反熵敏感于舰船目标和角反射器干扰的极化散射差异。研究工作为角反射器干扰的抑制和鉴别提供了关键技术支撑。

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%。

三维极化旋转域解译工具及舰船检测研究

极化雷达有利于获取目标完整的极化信息,在许多应用领域得到了广泛应用。然而,目标相对于雷达视线的几何位置通常会对散射机制产生显著影响。近年来,极化旋转域解译方法成功地表征和利用了这种目标散射多样性。值得注意的是,极化响应同时受到极化方位角和极化椭圆率角的影响。对此,本文将极化旋转域解译方法沿极化椭圆率角维度进行拓展,旨在探索和利用更为完整的目标散射多样性。其主要思想是提出一种三维极化相关方向图,能够同时表征极化相关特征随极化方位角和极化椭圆率角的变化情况。通过研究揭示了不同典型散射体的三维极化相关方向图存在显著差异,着重表现在极值点的分布和曲面起伏程度的不同。在此基础上,本文引入了微分几何中的曲率来描述这种三维流形的性质,并提出了高斯曲率最大值这一新极化特征。结合星载极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)实测数据验证了高斯曲率最大值特征能够有效地区分舰船和海杂波。结合该特征,本文提出了一种阈值分割的舰船检测方法。与传统的恒虚警率方法和新近提出的NPNF方法相比,本文方法表现出更好的舰船检测性能。尤其是在近岸舰船密集区域,检测性能得到明显提升。

空间目标散射结构极化旋转域辨识

极化逆合成孔径雷达(ISAR)具备全极化测量和高分辨成像能力,已成为空间态势感知的重要传感器。作为典型的人造目标,空间目标散射特性敏感于目标姿态和雷达视线方向的相对夹角。这种散射多样性给极化ISAR数据解译带来困难,也蕴藏着丰富的极化散射信息。为提高空间目标散射结构辨识性能,该文深入挖掘绕雷达视线的极化旋转域信息,提出一种空间目标散射结构极化旋转域辨识方法,共包含3个步骤。首先,对极化ISAR数据开展绕雷达视线的极化旋转域分析,导出极化相关方向图特征。其次,分析基本散射体的极化相关方向图特性,构造极化特征编码矢量。最后,基于极化特征编码矢量距离度量实现散射结构极化辨识。围绕太阳能帆板、反射面天线等空间目标典型部件开展仿真实验研究,所提方法相较于传统的Cameron分解方法性能更优,鲁棒性更高。

合成孔径雷达极化成像解译识别技术的进展与展望

极化合成孔径雷达(SAR)能够获取目标的全极化信息,在对地观测、灾害评估、侦察监视等民用和军用领域得到广泛应用。国内主要高校、中科院、工业部门和用户单位在该领域开展了卓有成效的工作,取得一大批标志性研究成果。该文简要综述了极化SAR成像解译识别领域的主要研究进展。在解译层面,主要介绍了极化目标分解和极化旋转域解译等理论方法的研究进展。在应用层面,结合研究团队的工作,探讨了上述理论方法在舰船检测、地物分类和建筑物损毁评估等领域的应用成效。最后,对极化SAR目标解译识别技术的研究进行了展望。