基于非线性极化变换的目标识别方法研究

章力强， 陈 信， 唐北华

（1．91576部队，浙江 宁波315020；2．92919部队，浙江 宁波315020）

0 引言

箔条干扰是对导弹等制导武器最有效、廉价的干扰方式，空中大量随机分布的半波长箔条形成箔条云，能有效干扰、迷惑、欺骗制导武器［1－2］。箔条假目标的反射能力极强，根据跟踪雷达对舰船目标的跟踪原理，利用时域、频域信息不能有效识别箔条假目标。极化信息是电磁波除幅度、频率、相位信息以外的第四特性，舰船目标和箔条假目标具有不同的极化特性［3］。对极化信息在跟踪雷达抗箔条假目标干扰中的应用研究还较少，为了更好的利用极化域信息，本文提出了一种非线性极化变换方法，能有效增大舰船目标和箔条假目标的极化特征差异［4］，达到比利用时域、频域信息更好的目标识别效果。

1 非线性极化变换

设雷达为双通道极化雷达，在不同脉冲周期交替发射垂直极化和水平极化波，利用双极化通道同时接收垂直极化和水平极化回波信号［5］，得非线性极化变换公式：

式中：ErNL为通过非线性极化变换后的回波信号；MNL为非线性极化变换矩阵；Er为雷达接收信号：

式中：Erh为水平极化通道接收分量；Erv为垂直极化通道接收分量；Ehh为水平极化发射，水平极化通道接收分量；Ehv为垂直极化发射，水平极化通道接收分量；Evh为水平极化发射，垂直极化通道接收分量；Evv为垂直极化发射，垂直极化通道接收分量；Eih为目标回波信号的水平极化分量；Eiv为目标回波信号的垂直极化分量［6］，由式（1）、（2）得

设非线性极化变换后，得

可得

其中：

图1 非线性极化变换前后回波信号振幅改变

图2 控制因子对回波信号幅度的影响

图3 ρ对回波信号幅度改变的影响

2 舰船目标极化识别

非线性极化变换后［7］，回波散射矩阵为

设极化散射矩阵为

则有

定义特征参数T1、T2为定义T为目标识别参数，表达式为

当满足Ti≤TCi时，T＝1；当满足Ti＞TCi时，T＝0，其中TC1、TC2是由信噪比等参数确定的比较门限。

3 仿真实验

设雷达是分时双极化雷达，雷达交替发射水平和垂直极化波，同时接收包括箔条假目标干扰信号的水平和垂直极化双通道回波信号，经过两个脉冲周期，得到雷达目标的全极化散射矩阵［8］。利用Matlab进行仿真分析，当雷达发射垂直极化波时，舰船目标垂直极化和水平极化接收信号如图4所示，箔条假目标垂直极化和水平极化接收信号如图5所示。比较图4和图5，表明发射垂直极化波时，舰船目标回波信号和箔条假目标回波信号及其相似，很难有效识别。

图4 舰船目标回波信号

箔条假目标极化识别量经过非线性极化变换的改变情况如图6所示，舰船目标极化识别量经过非线性极化变换的改变情况如图7所示。经过非线性极化变换后，舰船目标的极化识别量显著增大，而箔条假目标的极化识别量改变不大，表明经过非线性极化变换后，根据极化识别量能有效识别舰船目标和箔条假目标。

图5 箔条假目标回波信号

图6 箔条假目标极化特征参数

图7 舰船目标极化特征参数

舰船目标和箔条假目标在不同信噪比情况下的正确识别概率见表1，从表中可以看出，正确识别概率与信噪比成反比。当目标识别参数T小于门限值TC1，TC2＝1．2时，舰船目标正确识别率大于99%，大大高于利用时域、频域信息的舰船目标识别概率［9］。

表1 目标识别概率与信噪比的关系

4 结论

极化信息是电磁波除幅度、频率、相位信息以外的第四特征，舰船目标和箔条假目标具有不同的极化特性［10］，但是这一特性差异不能有效识别舰船目标。利用非线性极化变换能有效增大舰船目标和箔条假目标的极化特性差异，仿真结果表明，利用经过非线性极化变换的极化信息比利用时域、频域信息具有更好的目标识别效果，具有重要的理论和工程应用价值。

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