全极化目标特征提取

2020-06-12 本文已影响0人 LuckyAngel_84f2

姓名：高思婧

学号：19021210901

【嵌牛导读】极化技术提供了更多的目标特征信息，目标高分辨力距离像反应了目标在距离维上精细的几何结构特征，极化特征反映了目标的散射特性。因此，全极化高分辨一维距离像成为目前研究较多的一维距离像。

【嵌牛鼻子】全极化HRRP特征散射特征

【嵌牛提问】全极化HRRP能够提取哪些特征？

【嵌牛正文】

提取全极化雷达目标高分辨一维距离像的极化特征、能量聚集区长度和中心距。

目标极化散射矩阵采用逆Fourier变换到时域后各个极化通道的高分辨率距离像矩阵：

在Pauli基下对该矩阵HRRP矢量化，可得散射矢量：

相关矩阵定义为： $T=KK^H$ ;单静态互异性： $HRRP_{VH} =HRRP_{HV}$ ;T为正定Hermit矩阵，对T进行分解：

其中 $\lambda _{i}$ 为第i个特征值， $\lambda _{1} >\lambda _{2} >\lambda _{3}$ ; $u_{i}$ 为归一化的第i个特征矢量

其中 $\alpha _{i}$ 表征目标的散射机理， $\beta _{i}$ 为目标定向角， $\varphi _{i}$ 为 $HRRP_{VV} +HRRP_{HH}$ 的相位, $\delta _{i}$ 为 $HRRP_{VV} +HRRP_{HH}$ 和 $HRRP_{VV} -HRRP_{HH}$ 之间的相位差。 $\gamma _{i}$ 为 $HRRP_{VV} +HRRP_{HH}$ 和 $HRRP_{VH}$ 之间的相位差。

散射熵H：

H值在[0,1]之间，描述目标散射随机性。H=0：，目标只有一种散射机理，相关矩阵只有一个特征值不为0，此时处于完全极化状态；随着H增大，去极化程度也增大，说明目标散射由集中散射过程组成，在H=1时，所能获得的极化信息为零，目标的散射完全随机，处于非极化状态。

平均散射角 $\alpha$ ：

$\alpha$ 的取值范围为：0到90度。反映目标的主要散射机理。

$\alpha$ =0：目标各向同性的表面散射，随着 $\alpha$ 角度的增加变为各向异性的表面散射；

$\alpha =45^0$ ：偶极子散射模型；

$\alpha =90^0$ ：二面角散射。

反熵A：

能量聚集区长度：能量聚集区长度反映目标的径向长度。设在某一姿态角域内{x(n),n=0,1...N-1}为目标单一极化下的一维距离像。则能量聚集区长度提取为：

1.x（n）的均值

2.设定一阈值Th： $Th=\eta \bar{x}$ ( $\eta$ 为置信系数，0.8~2取值，HRRP的SNR较大时， $\eta$ 可取较小值)

3.对x(n)各点的值从两端向中间搜索，当左右两端分别出现第一个大于阈值的点时，停止搜索，并记录下位置，分别为max(n)和min(n),则聚集区长度为:

中心距：

设{x(n),n=0,1...N-1}为目标单一极化方式下的一维距离像，归一化处理：

距离像的P阶中心距 $\mu ^p$ :

其中 $n_{0}$ 为一阶原点矩，即为距离像的散射质心.

$\mu ^0 \equiv 0$ ,取2~ $p_{max}$ 阶，生成( $p_{max}$ -1)维特征向量：

当然还有很多可以用来进行识别的特征，这里我们只简单的推导了一下散射熵H、平均散射角 $\alpha$ 、反熵A、能量聚集区长度以及中心距，并且简单的分析了一下各自所代表的意义。

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