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宽带雷达目标极化特征提取与识别研究

作　者: 邱伟
导　师: 赵宏钟
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 特征提取 目标识别 高分辨全极化雷达 高分辨距离像 极化目标分解 散射中心 稀疏性 极化散射特性
分类号: TN953
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


雷达目标识别是现代雷达对目标实现定位、测量及辨识所亟需解决的重要研究课题,但由于问题本身的复杂性,至今仍无满意的解决方法。高分辨和全极化的结合被认为是雷达目标识别最具前景的研究方向之一,同时高分辨全极化雷达也成为现代雷达发展的重要方向。本文针对高分辨全极化雷达体制,深入开展了宽带雷达目标极化特征提取与识别的研究工作,主要内容包括基于极化目标分解的宽带雷达目标特征提取与识别、全极化散射中心参数估计、基于全极化散射中心分布的宽带雷达目标特征提取与识别等,具体安排如下:第一章阐述了宽带雷达目标极化特征提取及识别研究的意义及现状,并给出本文主要研究工作简介。第二章介绍了雷达目标极化散射特性的表征方式,提出一种结合极化目标分解和散射中心估计的雷达目标极化散射特性分析方法,暗室实测数据分析结果表明该方法能有效揭示目标的散射机理。第三章在分析目标全极化高分辨距离像特性以及提取极化散射矩阵的基础上,首先利用Krogager分解、Cameron分解和Cloude分解从雷达目标全极化高分辨距离像中提取三种极化特征,并设计了一种基于极化特征的目标识别流程,最后通过两组舰船目标电磁软件计算数据的识别实验检验极化特征的识别性能。与基于单极化高分辨距离像特征的识别性能相比较表明引入全极化信息能有效提高目标识别性能。第四章首先根据不同极化通道下目标同一散射中心位置一致性的特点,研究了基于酉ESPRIT的全极化散射中心参数估计问题。相对于常规的分极化通道散射中心单独估计方法,该方法只需一次运算就可估计出所有参数,估计的精度较高,而且避免了传统方法后续的散射中心筛选、配对等工作,极大地降低了运算量,提高了数据处理的效率。其次,鉴于舰船目标散射中心分布的稀疏性差异,提出了一种基于散射中心分布稀疏度特征的舰船目标识别方法,仿真实验结果表明,该特征具有良好的识别性能,验证了该方法的合理有效。第五章对本文内容进行系统总结,并对下一步的工作进行了展望。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 课题研究的背景与意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
  1.3 本文主要工作及内容安排  15-16
第二章 雷达目标极化散射特性表征及分析  16-40
  2.1 引言  16
  2.2 电磁波极化状态的表征  16-20
    2.2.1 完全极化电磁波及Jones 矢量  16-17
    2.2.2 极化椭圆  17-18
    2.2.3 Stokes 矢量和Poincare 极化球  18-20
  2.3 雷达目标极化散射特性的表征  20-25
    2.3.1 极化散射矩阵  20
    2.3.2 Mueller 矩阵和Kennaugh 矩阵  20-22
    2.3.3 极化相干矩阵和极化协方差矩阵  22-24
    2.3.4 典型点目标的极化散射特性表征  24-25
  2.4 雷达目标极化分解  25-34
    2.4.1 概述  25-26
    2.4.2 Pauli 分解  26-27
    2.4.3 Krogager 分解  27-29
    2.4.4 Cameron 分解  29-33
    2.4.5 Cloude 分解  33-34
  2.5 典型目标极化散射特性分析  34-39
    2.5.1 分析流程  34-35
    2.5.2 暗室实测数据分析  35-39
  2.6 本章小结  39-40
第三章 基于极化目标分解的宽带雷达目标特征提取与识别  40-54
  3.1 引言  40
  3.2 基于极化目标分解的特征提取  40-44
    3.2.1 全极化HRRP 及极化散射矩阵提取  41-43
    3.2.2 基于Krogager 分解的极化特征提取  43
    3.2.3 基于Cameron 分解的极化特征提取  43
    3.2.4 基于Cloude 分解的极化特征提取  43-44
  3.3 舰船目标识别流程  44-45
  3.4 仿真实验与结果分析  45-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章 基于全极化散射中心分布的宽带雷达目标特征提取与识别  54-72
  4.1 引言  54-55
  4.2 基于酉ESPRIT 的全极化散射中心参数估计  55-65
    4.2.1 全极化散射中心数学模型  55-56
    4.2.2 散射中心数目估计  56-57
    4.2.3 基于酉ESPRIT 的全极化散射中心参数估计算法  57-61
    4.2.4 实验与结果分析  61-65
  4.3 基于散射中心分布特征的舰船目标识别  65-67
    4.3.1 舰船目标散射中心分布分析  65-66
    4.3.2 散射中心分布特征表征  66-67
    4.3.3 舰船目标识别流程  67
  4.4 仿真实验与结果分析  67-70
  4.5 本章小结  70-72
第五章 结束语  72-74
  5.1 本文工作总结  72-73
  5.2 下一步工作展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
作者在学期间取得的学术成果  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达跟踪系统
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