基于空域滤波的二维全极化散射中心快速提取

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaS}n／caSep．252014V01．35No．92530-2539ISSN1000—6893ON11-1929／Vhttp：Hhkxbbuaa．eduCRhkxb@buaa．edu．CR基于空域滤波的二维全极化散射中心快速提取张肖，周建江*，汪飞南京航空航天大学电子信息工程学院，江苏南京210016摘要：在全极化逆合成孔径雷达(ISAR)体制下，二维相干极化几何绕射(CP-GTD)模型能够精确描述雷达目标高频电磁极化散射特性。针对

2、CP—GTD模型，提出了一种基于空域滤波的二维全极化散射中心参数快速提取方法。该方法利用空域滤波将二维全极化散射中心参数提取问题分解为多个一维全极化散射中心提取问题，进而利用一维旋转不变技术(1D-ESPRIT)分步对全极化散射中心各维参数进行联合估计，最后利用最小二乘方法获得相干极化散射矩阵的估计。此外，采用这样的分步估计过程，可以实现二维参数的自动配对。复杂度分析和仿真实验表明：该方法不仅能够显著降低运算量，并且还能获得较好的估计精度，可以有效地用于目标全极化散射中心提取。关键词：散射中心；全极

3、化；几何绕射模型；空域滤波；旋转不变技术中图分类号：V443；TN957文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)09—2530—10当雷达工作在高频区域时，雷达目标总的回波可以归纳为若干个孤立散射中心回波的叠加，利用这些散射中心就可以较准确地表征飞机、导弹等雷达目标在高频区的散射[1]。散射中心包含目标强散射点所在的位置、散射的强度以及目标结构特征等信息，利用这些信息进行目标识别是自动目标识别(AutomaticTargetRecognition，ART)领域的一个热点[2’5]。高分

4、辨成像和全极化测量都是现代雷达发展的重要方向，它们从不同方面刻画了目标的散射特性。高分辨成像技术极大地提高了雷达目标在空间域上所能达到的分辨率，大大降低了极化描述模型的模糊性。而极化信息是电磁波除时域、频域、空域信息以外的又一可资利用的重要信息，其与目标形状、表面粗糙度、对称性、取向等均存在深刻的内在联系，是完整描述目标特性所不可或缺的。将全极化技术和高分辨技术相结合也是雷达目标识别最具潜力的研究方向之一[6。]。目前，针对单极化通道二维散射中心提取问题的研究已经较为成熟[8_10]。在多极化情况下

5、，常规的思路就是直接利用单极化散射中心提取方法分别对各极化通道的散射中心进行提取。但是这会导致各极化通道估计出的散射中心个数及位置估计并不一致，需要利用额外的融合技术对各通道散射中心进行关联，且获得的相干极化特性信息并不准确，计算量也较大。为了从根本上解决多极化情况下散射中心提取的难题，文献[6]针对全极化逆合成孔径雷达(InverseSyntheticAp—ertureRader，ISAR)体制，建立了能够精确描述雷达目标高频电磁极化散射特征的二维相干极化几何绕射(CoherentPolarime

6、tricGeometricalTheoryofDiffraction，CP—GTD)模型，并在此基收稿日期：2013-12—09：退修日期：2014-01-13；录用日期：2014-04-24；网络出版时间：2014·05·1212：29网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／10．7527／$1000-6893．2014．0071．htmI基金项目：国家自然科学基金(61371170)；江苏高校优势学科建设工程*通讯作者．Tel：025—84893356E-mail：zjjee

7、@nuaa．edu．cn戮搠播武

8、ZhangX．ZhouJJ．WangF÷Fastextractionof2Dfullpolarizationscatteringcentersbasedonspatial

9、{

10、lering[J]．ActaAeronau—t／caetAstronautzcaSin／ca，2014，35(9)?2530-2539．璇肖，用建荭，拄飞．盛于空域撼放的二维坌寝化载射中心供送提取[J]．航空学报．2014，35(9)：2530-2539．张肖等：基于空域滤波的二维全极化散射中

11、心快速提取础上提出了二维改进的极化多重信号分类(Two—DimensionalModifiedPolarimetricMultipleSig—nalClassification，2D-MP—MUSIC)方法，通过全极化与超分辨信息的联合处理，成功实现了全极化散射中心参数的准确估计，相比于单极化通道分别处理的方法，全极化联合处理方法计算量更低且精度更高。但是，2D-MP—MUSIC方法需要进行高维数的谱峰搜索。文献Ela3和文献[12]分别针对相干极化指数和模型和CP-