一種全極化合成孔徑雷達的目標非相干分解方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種全極化合成孔徑雷達的目標非相干分解方法，該非相干分解方法借助沒有參數(shù)增殖的Paladini的乘性分解形式，將參數(shù)物理意義明確的Touzi分解推廣成乘性分解，從而提供一種沒有參數(shù)增殖的、物理意義明確的乘性分解形式，克服了Paladini分解中某些參數(shù)物理意義不明確的缺點，同時也克服了Touzi分解參數(shù)增殖的缺點，實現(xiàn)了信息無丟失且沒有參數(shù)增殖的目標分解，分解過程沒有參數(shù)增殖及信息丟失，分解參數(shù)物理意義明確。
【專利說明】一種全極化合成孔徑雷達的目標非相干分解方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及全極化合成孔徑雷達極化信息處理的目標分解領(lǐng)域，特別涉及一種全 極化合成孔徑雷達的目標非相干分解方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在微波遙感領(lǐng)域，全極化合成孔徑雷達發(fā)揮著重要的作用。它可以獲得目標全面 的極化信息。極化數(shù)據(jù)的常用存儲形式是3X3的相干T矩陣（CoherencyMatrix)或4X4 的米勒矩陣（MuellerMatrix)。眾所周知，目標分解是解讀這些數(shù)據(jù)的最常用和最重要的 方法（參見S.R.CloudeandE.Pottier，"Areviewoftargetdecompositiontheorems inradarpolarimetry, "IEEETrans.Geosci.RemoteSensing,vol. 34,pp. 498-518,M ar. 1996.)。最先建立目標分解概念和理論的是Huynen，他用九個自由度來全面描述分布目 標，每個自由度有明確的物理意義，發(fā)展出了雷達目標的"現(xiàn)象學"理論。由于Huynen的 "現(xiàn)象學"理論無法定量的描述目標，以及其目標分解理論在形式上不唯一，Cloude提出了 基于特征值分解的目標分解理論?；谔卣鞣纸獾哪繕朔纸饫碚?，在形式上是唯一的，保證 了分解的唯一 1性。為了定量化的描述目標，Cloude和Pottier提出了用α-β模型對特征 分解的三個特征矢量參數(shù)化，由此發(fā)展出了Cloude非相干分解。但是，這種非相干分解產(chǎn) 生了 15個參數(shù)，造成了嚴重的參數(shù)增殖。另外，α_β參數(shù)模型的缺點是參數(shù)的物理意義 不明確。對此，Touzi提出了參數(shù)物理意義更加明確的TSVM散射矢量模型，并且除了取向 角其余參數(shù)都是旋轉(zhuǎn)不變的，并由此發(fā)展出了Touzi非相干分解（參見R.Touzi,"Target scatteringdecompositionintermsofroll-invarianttargetparameters, "IEEE Trans.Geosci.RemoteSens.，vol. 45,no. 1，pp. 73-84,Jan. 2007.)，但是該非相干分解 的缺點亦是造成了嚴重的參數(shù)增殖。為了提出一種沒有參數(shù)增殖、參數(shù)物理意義明確的 目標分解，Paladini等人進行了類似的嘗試，提出了一種沒有參數(shù)增殖的乘性非相干分 解，而且該分解的參數(shù)除了取向角都是旋轉(zhuǎn)不變的（參見Paladini,L.R.Ferro-Famil,E. Pottier,M.Martorella,F.Berizzi,andE.DalleMese,"Losslessandsufficient orientationinvariantdecompositionofrandomreciprocaltarget, "IEEETrans. Geosci.RemoteSens.，vol. 50,no. 9,pp. 3487-3501，Sep. 2012.)。但是，Paladini非相干 分解的缺點是某些參數(shù)的物理意義仍尚未明確。Paladini分解對基于圓極化基下的相干 G矩陣進行非相干分解，分解參數(shù)中的某些參數(shù)物理意義并不明確，例如表示主散射體螺旋 度的β。，當散射類型α=〇時，該參數(shù)失去意義，不得不引入一個輔助的混合參數(shù)來描述 主散射體的螺旋度；另外，表示次散射矢量的兩個自由度的物理意義Paladini也沒有探宄 清楚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，為解決現(xiàn)有的全極化合成孔徑雷達目標分解方法存在著嚴重 的參數(shù)增殖、某些參數(shù)的物理意義不明確的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種全極化合成孔徑雷 達的目標非相干分解方法，該目標非相干分解方法克服了Paladini分解中某些參數(shù)物理 意義不明確的缺點，也克服了Touzi分解出現(xiàn)參數(shù)增殖的缺點。具體步驟如下：
[0004] 步驟1)讀入全極化合成孔徑雷達的極化數(shù)據(jù)，得到目標的相干T矩陣；
[0005] 步驟2)對目標的相干T矩陣進行特征分解，得到三個特征值和三個散射矢量，特 征分解得到的相干T矩陣表示為：
[0006] T = U ΛIT1
[0007] 其中，Λ= (IiagO1,λ2,λ3)表示三個特征值λ1;λ2,λ3組成的矩陣，U= 表示三個散射矢量U1, u2, U3組成的矩陣，λι>λ2>入3;
[0008] 步驟3)根據(jù)步驟2)中的三個特征值利用下述公式計算得到三個參數(shù)，分別是總 功率SPAN，散射熵H和各向異性A:

【權(quán)利要求】
1. 一種全極化合成孔徑雷達的目標非相干分解方法，其特征在于，所述的目標非相干 分解方法包括： 步驟1)讀入全極化合成孔徑雷達的極化數(shù)據(jù)，得到目標的相干T矩陣； 步驟2)對目標的相干T矩陣進行特征分解，得到三個特征值和三個散射矢量，特征分 解得到的相干T矩陣表示為：
其中，步表示取向角，t表示螺旋角，as表示散射類型幅值，Oas表示散射類型相位， 上述四個參數(shù)表示主散射矢量^的四個自由度； 步驟5)去掉特征矩陣U中主散射矢量Ul的四個自由度，以求得次散射矢量u2、u3的兩 個自由度，表達式為：
其中，r表不主散射矢量七和次散射矢量u2之間的相對螺旋角，P表不主散射矢量七 和次散射矢量u2之間的相對取向角，上述兩個參數(shù)表示次散射矢量U2、113的兩個自由度；
【文檔編號】G01S7/41GK104483662SQ201410852435
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】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