自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達目標分解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及全極化合成孔徑雷達的目標分解領(lǐng)域，特別涉及自適應(yīng)選擇酉變換的 全極化合成孔徑雷達目標分解方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在全極化合成孔徑雷達目標分解領(lǐng)域，基于模型的目標分解由于其概念簡單并且 易于實現(xiàn)得到了廣泛的關(guān)注。在模型分解領(lǐng)域開創(chuàng)性的工作是Freeman和Durden提出的三 分量模型分解（參見A.FreemanandS.L.Durden,"Athree-componentscatteringmodel forpolarimetricSARdata,，'IEEETrans.Geosci.RemoteSens. ,vol. 36,no. 3,pp. 963-973,May1998.)。該三分量模型分解把目標分解為面散射分量、二面角散射分量和體散射 分量。當面在方位向傾斜時，會產(chǎn)生交叉極化散射；當二面角與雷達航向不一致時，也會產(chǎn) 生交叉極化散射。由于體散射的功率是根據(jù)交叉極化決定的，所以當面散射或二面角散射 額外產(chǎn)生一部分交叉極化時，體散射會被過估計。為了抑制體散射過估計的問題，取向角補 償由Lee、An、Yamaguchi等人應(yīng)用到模型分解中。取向角補償可以補償由面散射方位向傾 斜或二面角散射與雷達航向不一致產(chǎn)生的交叉極化。取向角補償是對相干T矩陣進行一個 酉變換，通過使交叉極化功率T33最小化的方法可以求出取向角。取向角補償?shù)慕Y(jié)果之一 是相干T矩陣的元素T23的實部變?yōu)榱恪Ｔ谌∠蚪茄a償?shù)幕A(chǔ)上，Singh(辛格）提出了在 取向角補償之后接著對相干T矩陣進行另一個酉變換，目的是進一步使T33最小化，結(jié)果之 一是T23變?yōu)榱悖▍⒁奊.Singh,Y.Yamaguchi,G.Venkataraman,andS. -E.Park,"General fourcomponentscatteringpowerdecompositionwithunitarytransformationof coherencymatrix，''IEEETrans.Geosci.RemoteSens. ,vol. 51,no. 5,pp. 3014 - 3022,May 2013.)。實際上，除了目標的取向角會產(chǎn)生交叉極化，目標的螺旋角也會產(chǎn)生交叉極化。當 目標的螺旋角是產(chǎn)生交叉極化的主要因素時，若只使用辛格的補償方法不能有效補償螺旋 角產(chǎn)生的交叉極化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明模型分解方法的目的在于進一步抑制模型分解中的體散射過估計問題。本 發(fā)明提出了兩個酉變換，其中第一個酉變換用于螺旋角補償。實際上除了目標的取向角，目 標的螺旋角也是產(chǎn)生交叉極化的原因，本發(fā)明提出的第一個酉變換的目的是補償由螺旋角 產(chǎn)生的交叉極化。因為在實際情況中，有的目標相比螺旋角而言取向角是產(chǎn)生額外交叉極 化的主要原因，有的目標螺旋角是產(chǎn)生額外交叉極化的主要原因。又由于辛格的第一個酉 變換是進行取向角補償，本發(fā)明提出的第一個酉變換是進行螺旋角補償，所以自適應(yīng)地選 擇辛格的酉變換和本發(fā)明提出的酉變換可以根據(jù)目標的特征進一步減少交叉極化、抑制體 散射過估計的問題。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達目標分解 方法，所述方法包括如下步驟：
[0005] 步驟1)對全極化合成孔徑雷達的數(shù)據(jù)相干T矩陣進行辛格的兩個酉變換，得到矩 陣廠⑷：
[0006] 步驟2)對相干T矩陣進行另外兩個酉變換，得到矩陣T(?);所述兩個酉變換包 括第一個酉變換和第二個酉變換；所述第一個酉變換用于進行螺旋角補償、抑制模型分解 中體散射過估計，所述第二個酉變換用于進一步抑制體散射過估計并減少相干T矩陣的一 個自由度；
[0007] 步驟3)對矩陣r⑷的元素r33⑷和矩陣T(co)的元素t33(?)進行比較；如果 %⑷<r33⑷，則r=八的；否則，T=t(?);
[0008] 步驟4)對相干T矩陣進行三分量模型分解。
[0009] 上述技術(shù)方案中，所述步驟1)進一步包括：
[0010] 步驟101)對相干T矩陣進行辛格第一個酉變換；
【主權(quán)項】
1. 自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達目標分解方法，所述方法包括如下步驟： 步驟1)對全極化合成孔徑雷達的數(shù)據(jù)相干T矩陣進行辛格的兩個酉變換，得到矩陣 T((p)\ 步驟2)對相干T矩陣進行另外兩個酉變換，得到矩陣T(?);所述兩個酉變換包括第一個酉變換和第二個酉變換；所述第一個酉變換用于進行螺旋角補償、抑制模型分解中的 體散射過估計，所述第二個酉變換用于抑制體散射過估計并減少相干T矩陣的一個自由 度； 步驟3)將矩陣r(妁的元素(的和矩陣T(?)的元素％(?)進行比較；如果
步驟4)對相干T矩陣進行三分量模型分解。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達目標分解方法，其 特征在于，所述步驟1)進一步包括： 步驟101)對相干T矩陣進行辛格第一個酉變換； …
(1) 其中，辛格第一個酉變換矩￥
，1?代表復共軛轉(zhuǎn)置；T(e) 為對相干T矩陣進行辛格第一個酉變怏得到的矩陣；（1)式稱為取向角補償；展開（1)式可 得T33( 0 ) =T33cos22e-Re(T23)sin4e+T22sin22 0，通過使T33( 0 )最小化可以求出取向角 9進而完成⑴式的酉變換，即令T' 33( 0 ) = 0可以求出0 :
(2) 步驟102)對T( 0 )矩陣進行辛格第二個酉變換；
(3) 其中，辛格第二個酉變換矩陣
7X0為對矩陣T( 0 )進 行辛格第二個酉變換得到的矩陣；通過使灼最小化可以求出P進而完成（3)式的酉變 換：
(4)〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達目標分解方法，其 特征在于，r(勿矩陣的元素:r23(爐)=0，相干T矩陣減少了兩個自由度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達目標分解方法，其 (5) 特征在于，所述步驟2)進一步包括： 步驟201)對相干T矩陣進行所述第一個酉變換； 其中，t為取向角，第一個酉變換矩卩
T(t)為對相干 T矩陣進行第一個酉變換得到的矩陣；（5)式稱為螺旋角補償；通過使T33( 〇最小化可以 求出T進而完成（5)式的酉變換：
(6) 步驟202)對T(t)矩陣進行所述的第二個酉變換； ,
^ (7) 其中，第二個酉變換矩P
T(c〇)為對矩陣T(t)進行第 二個酉變換得到的矩陣；通過使T33(?)最小化可以求出《進而完成（7)式的酉變換：
(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達目標分解方法，其 特征在于，T(c〇)矩陣的元素T13(c〇) = 0,相干T矩陣減少了兩個自由度。
【專利摘要】本發(fā)明提出了自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達目標分解方法，所述方法包括：步驟1)對全極化合成孔徑雷達的數(shù)據(jù)相干T矩陣進行辛格的兩個酉變換，得到矩陣步驟2)對相干T矩陣進行另外兩個酉變換，得到矩陣T(ω),其中第一個酉變換用于進行螺旋角補償、抑制模型分解中的體散射過估計，第二個酉變換用于進一步抑制體散射過估計并減少相干T矩陣的一個自由度；步驟3)將矩陣的元素和矩陣T(ω)的元素T33(ω)進行比較；如果則否則，T＝T(ω)；步驟4)對相干T矩陣進行三分量模型分解。本發(fā)明提出的方法能夠根據(jù)目標的真實情況，對相干T矩陣自適應(yīng)地選擇步驟1)中辛格的兩個酉變換或步驟2)中的兩個酉變換，可以更有效地抑制模型分解中體散射過估計的問題。
【IPC分類】G01S7-41, G01S13-90
【公開號】CN104698447
【申請?zhí)枴緾N201510112693
【發(fā)明人】朱飛亞, 張云華, 李 東
【申請人】中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月13日