极化sar发展需求及其目标识别关键技术

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1、极化SAR发展需求及其目标识别关键技术陈　曦　吴　涛　陶　利　钟雪莲（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088）【摘　要】SAR是常用的对地观测手段之一，愈来愈多的现代SAR系统也都具备观测不同极化雷达信号下目标后向散射的能力，丰富的极化信息常被用来改善目标检测和识别等效果，极化SAR技术已成为近年SAR领域的研究热点。本文首先介绍了世界各国从机载极化SAR系统到星载极化SAR系统的发展现状，然后从日益迫切的目标识别需求出发，阐述了实现和改进极化SAR目标识别能力的关键技术，即极化定标、极化目标分解以及极化干涉，并概括了各自的重要作用及应用特点，最后分

2、析和总结了极化SAR技术的应用前景。.jyqkeron分解和目标识别，其研究表明：沥青路面具有非互易散射体性质；停放在机场上的一架Fokker27双引擎喷气机，其机体（圆柱体）呈镜面反射，水平和垂直尾翼是双面反射体；还分析出地面与机体的两次反射、地面与机翼及发动机的四次反射等。利用目标极化散射特性进行舰船检测也有应用，由于海洋主要由柱面散射构成，而船只主要由球体、二面角和螺旋体组成，通过极化目标分解技术，可以将船只结构与极化散射特征联系起来，建立船只的极化模型库(极化ISAR)来实现船只的检测或辩识，如图2所示，这种方法类似于常规SAR目标识别中的模型匹配方法。在国内

3、，国防科大在全极化、高距离分辨力雷达体制背景下，研究了光学区雷达目标极化特性。利用极化分解将复杂的飞机目标分解为三个简单目标，并提取描述三个目标关系的特征参数去识别四类军用飞机目标。目标的极化特性与其形状结构有着本质的联系，可反映目标表面粗糙度、对称性和取向等其他雷达参数不能提供的信息，是完整刻画目标特性不可或缺的。随着极化和高分辨测量技术的发展，分辨单元越小，它含有的散射中心的数目就越少，对目标结构特性的刻画就越细致清晰，将极化与高分辨技术结合的雷达识别技术成为复杂目标识别的一个重要分支，为更加深入地研究地物目标提供了重要的依据，极大地增强了SAR对目标信息的获取能

4、力。１．３　极化干涉极化干涉SAR技术思想起源于1998年Papathanassiou、Cloude等人利用SIR-C/X-SAR数据研究了频率、极化对相干性的影响，发现干涉相干性强烈依赖于极化状态的变化。随后提出了极化干涉相干最优理论，即寻找两幅干涉图像的最佳极化状态组合，以期得到最大的干涉相干性。目前极化干涉SAR技术主要的应用领域包括植被参数反演、地物分类以及高精度DEM的获取。但随着极化干涉SAR技术的深入研究，人们也开始着手研究人造目标的检测。利用雷达识别森林覆盖下的静止目标是一个经典的隐藏目标探测问题，传统的雷达探测方法是尽可能地降低所用传感器的频率，使雷

5、达波能够对树冠有足够的穿透性，并且对隐藏目标有足够的响应。这些方法主要是利用雷达的后向散射强度信息。考虑到随机体散射（即植被）的干涉相干系数与极化状态无关，若植被下存在隐藏目标则其干涉相干系数将随极化状态的变化而变化，并且在复相干平面上是线性的。根据这一原理，可以利用干涉相干系数作为观测量进行目标检测，设计一个可以压制植被冠层后向散射回波同时保留来自隐藏目标回波的滤波器，从而达到探测隐藏目标的目的，如图3所示。此外，为了获得植被覆盖下诸如建筑、汽车等人造目标的信息，还有必要深入研究植被覆盖下的人造目标对电磁散射模型的影响以及可以准确地描述带有人造目标的植被区域的散射模

6、型。由于极化对目标的形状和方位敏感，干涉对目标的空间分布和高度敏感，因此，通过极化和干涉信息的有效组合可以同时提取观测对象的空间三维结构特征信息和散射信息，实现了观测空间的扩展，并且能从数据中分离出来自不同高度的不同散射机制的特征分量，有效地减少分辨单元内有效散射中心高度差引起的去相关。自1998年极化干涉理论的提出以来，极化干涉SAR技术逐渐成为SAR信息处理领域研究的新热点。在2003至2011年间，欧空局(ERS)每隔一年举办全球范围的POLINSAR研讨会，吸引了世界各国学者和专家参会，并发表大量的研究成果。２　结语和展望随着高科技的发展及其在现代战争中的应用

7、,电子对抗的斗争越来越激烈,雷达面临的干扰与反干扰的形势也越来越严峻。近几年来的几场局部战争表明,在干扰条件下雷达的作战性能难以发挥。利用极化信息不仅能有效地反电磁干扰、杂波干扰,而且具有反低空突防、反隐身和提高目标识别可靠性等功能,从而可以大幅度提高雷达作战性能,因此极化信息被利用的优势越来越突出。然而，由于在SAR系统研发方面，我国要落后国外发达国家数十年以上，这也导致相应的理论研究以及技术应用的滞后。因此，为了缩短与国外发达国家之间SAR系统研制的差距，并加快发展应用研究以及对地观测产业化技术的开发能力，需要进一步细化高分辨率、多极化SAR卫星