自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)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(dá)的目標(biāo)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(dá)目標(biāo)分解方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在全極化合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)分解領(lǐng)域，基于模型的目標(biāo)分解由于其概念簡單并且 易于實(shí)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(biāo)分解為面散射分量、二面角散射分量和體散射 分量。當(dāng)面在方位向傾斜時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交叉極化散射；當(dāng)二面角與雷達(dá)航向不一致時(shí)，也會(huì)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(dāng)面散射或二面角散射 額外產(chǎn)生一部分交叉極化時(shí)，體散射會(huì)被過估計(jì)。為了抑制體散射過估計(jì)的問題，取向角補(bǔ) 償由Lee、An、Yamaguchi等人應(yīng)用到模型分解中。取向角補(bǔ)償可以補(bǔ)償由面散射方位向傾 斜或二面角散射與雷達(dá)航向不一致產(chǎn)生的交叉極化。取向角補(bǔ)償是對(duì)相干T矩陣進(jìn)行一個(gè) 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(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果之一 是相干T矩陣的元素T23的實(shí)部變?yōu)榱?。在取向角補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，Singh(辛格）提出了在 取向角補(bǔ)償之后接著對(duì)相干T矩陣進(jìn)行另一個(gè)酉變換，目的是進(jìn)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(shí)際上，除了目標(biāo)的取向角會(huì)產(chǎn)生交叉極化，目標(biāo)的螺旋角也會(huì)產(chǎn)生交叉極化。當(dāng) 目標(biāo)的螺旋角是產(chǎn)生交叉極化的主要因素時(shí)，若只使用辛格的補(bǔ)償方法不能有效補(bǔ)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(jìn)一步抑制模型分解中的體散射過估計(jì)問題。本 發(fā)明提出了兩個(gè)酉變換，其中第一個(gè)酉變換用于螺旋角補(bǔ)償。實(shí)際上除了目標(biāo)的取向角，目 標(biāo)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(gè)酉變換的目的是補(bǔ)償由螺旋角 產(chǎn)生的交叉極化。因?yàn)樵趯?shí)際情況中，有的目標(biāo)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(biāo)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(gè)酉 變換是進(jìn)行取向角補(bǔ)償，本發(fā)明提出的第一個(gè)酉變換是進(jìn)行螺旋角補(bǔ)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(biāo)的特征進(jìn)一步減少交叉極化、抑制體 散射過估計(jì)的問題。
[0004] 為實(shí)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(dá)目標(biāo)分解 方法，所述方法包括如下步驟：
[0005] 步驟1)對(duì)全極化合成孔徑雷達(dá)的數(shù)據(jù)相干T矩陣進(jìn)行辛格的兩個(gè)酉變換，得到矩 陣廠⑷：
[0006] 步驟2)對(duì)相干T矩陣進(jìn)行另外兩個(gè)酉變換，得到矩陣T(?);所述兩個(gè)酉變換包 括第一個(gè)酉變換和第二個(gè)酉變換；所述第一個(gè)酉變換用于進(jìn)行螺旋角補(bǔ)償、抑制模型分解 中體散射過估計(jì)，所述第二個(gè)酉變換用于進(jìn)一步抑制體散射過估計(jì)并減少相干T矩陣的一 個(gè)自由度；
[0007] 步驟3)對(duì)矩陣r⑷的元素r33⑷和矩陣T(co)的元素t33(?)進(jìn)行比較；如果 %⑷<r33⑷，則r=八的；否則，T=t(?);
[0008] 步驟4)對(duì)相干T矩陣進(jìn)行三分量模型分解。
[0009] 上述技術(shù)方案中，所述步驟1)進(jìn)一步包括：
[0010] 步驟101)對(duì)相干T矩陣進(jìn)行辛格第一個(gè)酉變換；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 自適應(yīng)選擇酉變換的全極化合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)分解方法，所述方法包括如下步驟： 步驟1)對(duì)全極化合成孔徑雷達(dá)的數(shù)據(jù)相干T矩陣進(jìn)行辛格的兩個(gè)酉變換，得到矩陣 T((p)\ 步驟2)對(duì)相干T矩陣進(jìn)行另外兩個(gè)酉變換，得到矩陣T(?);所述兩個(gè)酉變換包括第一個(gè)酉變換和第二個(gè)酉變換；所述第一個(gè)酉變換用于進(jìn)行螺旋角補(bǔ)償、抑制模型分解中的 體散射過估計(jì)，所述第二個(gè)酉變換用于抑制體散射過估計(jì)并減少相干T矩陣的一個(gè)自由 度； 步驟3)將矩陣r(妁的元素(的和矩陣T(?)的元素％(?)進(jìn)行比較；如果
步驟4)對(duì)相干T矩陣進(jìn)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(dá)目標(biāo)分解方法，其 特征在于，所述步驟1)進(jìn)一步包括： 步驟101)對(duì)相干T矩陣進(jìn)行辛格第一個(gè)酉變換； …
(1) 其中，辛格第一個(gè)酉變換矩￥
，1?代表復(fù)共軛轉(zhuǎn)置；T(e) 為對(duì)相干T矩陣進(jìn)行辛格第一個(gè)酉變怏得到的矩陣；（1)式稱為取向角補(bǔ)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(jìn)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(duì)T( 0 )矩陣進(jìn)行辛格第二個(gè)酉變換；
(3) 其中，辛格第二個(gè)酉變換矩陣
7X0為對(duì)矩陣T( 0 )進(jìn) 行辛格第二個(gè)酉變換得到的矩陣；通過使灼最小化可以求出P進(jìn)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(dá)目標(biāo)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(gè)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(dá)目標(biāo)分解方法，其 (5) 特征在于，所述步驟2)進(jìn)一步包括： 步驟201)對(duì)相干T矩陣進(jìn)行所述第一個(gè)酉變換； 其中，t為取向角，第一個(gè)酉變換矩卩
T(t)為對(duì)相干 T矩陣進(jìn)行第一個(gè)酉變換得到的矩陣；（5)式稱為螺旋角補(bǔ)償；通過使T33( 〇最小化可以 求出T進(jìn)而完成（5)式的酉變換：
(6) 步驟202)對(duì)T(t)矩陣進(jìn)行所述的第二個(gè)酉變換； ,
^ (7) 其中，第二個(gè)酉變換矩P
T(c〇)為對(duì)矩陣T(t)進(jìn)行第 二個(gè)酉變換得到的矩陣；通過使T33(?)最小化可以求出《進(jìn)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(dá)目標(biāo)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(gè)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(dá)目標(biāo)分解方法，所述方法包括：步驟1)對(duì)全極化合成孔徑雷達(dá)的數(shù)據(jù)相干T矩陣進(jìn)行辛格的兩個(gè)酉變換，得到矩陣步驟2)對(duì)相干T矩陣進(jìn)行另外兩個(gè)酉變換，得到矩陣T(ω),其中第一個(gè)酉變換用于進(jìn)行螺旋角補(bǔ)償、抑制模型分解中的體散射過估計(jì)，第二個(gè)酉變換用于進(jìn)一步抑制體散射過估計(jì)并減少相干T矩陣的一個(gè)自由度；步驟3)將矩陣的元素和矩陣T(ω)的元素T33(ω)進(jìn)行比較；如果則否則，T＝T(ω)；步驟4)對(duì)相干T矩陣進(jìn)行三分量模型分解。本發(fā)明提出的方法能夠根據(jù)目標(biāo)的真實(shí)情況，對(duì)相干T矩陣自適應(yīng)地選擇步驟1)中辛格的兩個(gè)酉變換或步驟2)中的兩個(gè)酉變換，可以更有效地抑制模型分解中體散射過估計(jì)的問題。
【IPC分類】G01S7-41, G01S13-90
【公開號(hào)】CN104698447
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510112693
【發(fā)明人】朱飛亞, 張?jiān)迫A, 李 東
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日