[發明專利]一種全極化合成孔徑雷達的目標非相干分解方法

有效

• 申請號: 201410852435.9
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104483662A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 朱飛亞;張云華;李東
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;呂愛霞

技術領域

本發明涉及全極化合成孔徑雷達極化信息處理的目標分解領域，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

在微波遙感領域，全極化合成孔徑雷達發揮著重要的作用。它可以獲得目標全面的極化信息。極化數據的常用存儲形式是3×3的相干T矩陣(Coherency?Matrix)或4×4的米勒矩陣(Mueller?Matrix)。眾所周知，目標分解是解讀這些數據的最常用和最重要的方法(參見S.R.Cloude?and?E.Pottier,“A?review?of?target?decomposition?theorems?in?radar?polarimetry,”IEEE?Trans.Geosci.Remote?Sensing,vol.34,pp.498-518,Mar.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，發展出了雷達目標的“現象學”理論。由于Huynen的“現象學”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化，由此發展出了Cloude非相干分解。但是，這種非相干分解產生了15個參數，造成了嚴重的參數增殖。另外，α-β參數模型的缺點是參數的物理意義不明確。對此，Touzi提出了參數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都是旋轉不變的，并由此發展出了Touzi非相干分解(參見R.Touzi,“Target?scattering?decomposition?in?terms?of?roll-invariant?target?parameters,”IEEE?Trans.Geosci.Remote?Sens.,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增殖。為了提出一種沒有參數增殖、參數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增殖的乘性非相干分解，而且該分解的參數除了取向角都是旋轉不變的(參見Paladini,L.R.Ferro-Famil,E.Pottier,M.Martorella,F.Berizzi,and?E.Dalle?Mese,“Lossless?and?sufficient?orientation?invariant?decomposition?of?random?reciprocal?target,”IEEE?Trans.Geosci.Remote?Sens.,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，分解參數中的某些參數物理意義并不明確，例如表示主散射體螺旋度的β_C，當散射類型α＝0時，該參數失去意義，不得不引入一個輔助的混合參數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也沒有探究清楚。

發明內容

本發明的目的在于，為解決現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增殖、某些參數的物理意義不明確的技術問題，本發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分解中某些參數物理意義不明確的缺點，也克服了Touzi分解出現參數增殖的缺點。具體步驟如下：

步驟1)讀入全極化合成孔徑雷達的極化數據，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：

T＝UΛU^-1

其中，Λ＝diag(λ₁,λ₂,λ₃)表示三個特征值λ₁,λ₂,λ₃組成的矩陣，U＝[u₁,u₂,u₃]表示三個散射矢量u₁,u₂,u₃組成的矩陣，λ₁＞λ₂＞λ₃；