【摘要】：在全極化逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)體制下,二維相干極化幾何繞射(CP-GTD)模型能夠精確描述雷達(dá)目標(biāo)高頻電磁極化散射特性。針對(duì)CP-GTD模型,提出了一種基于空域?yàn)V波的二維全極化散射中心參數(shù)快速提取方法。該方法利用空域?yàn)V波將二維全極化散射中心參數(shù)提取問題分解為多個(gè)一維全極化散射中心提取問題,進(jìn)而利用一維旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)(1D-ESPRIT)分步對(duì)全極化散射中心各維參數(shù)進(jìn)行聯(lián)合估計(jì),最后利用最小二乘方法獲得相干極化散射矩陣的估計(jì)。此外,采用這樣的分步估計(jì)過程,可以實(shí)現(xiàn)二維參數(shù)的自動(dòng)配對(duì)。復(fù)雜度分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明:該方法不僅能夠顯著降低運(yùn)算量,并且還能獲得較好的估計(jì)精度,可以有效地用于目標(biāo)全極化散射中心提取。
【圖文】：

Ｐ＝ｄ，此時(shí)總共需要運(yùn)行２ｄ＋１次全極化１Ｄ－ＥＳＰＲＩＴ以及２ｄ次全極化空域?yàn)V波過程，本文方法所需的復(fù)乘運(yùn)算次數(shù)為（２ｄ＋１）［４ＭＰ（Ｍ－Ｐ２＋１２）＋５Ｐ３］＋１６ｄＭ２。而２Ｄ－ＰＬ－ＥＳＰＲＩＴ所需的復(fù)乘運(yùn)算約為８Ｐ２（Ｍ－Ｐ２）２＋５Ｐ６次［１３］。選取滑動(dòng)窗口長度Ｐ＝Ｍ２≥ｄ，散射中心數(shù)目ｄ分別為１５、２５和４０，比較２種方法所需復(fù)乘運(yùn)算量隨采樣點(diǎn)數(shù)Ｍ的變化，如圖１所示。可見，與２Ｄ－ＰＬ－ＥＳＰＲＩＴ相比，本文方法顯著地降低了計(jì)算的復(fù)雜度，這一點(diǎn)在采樣點(diǎn)數(shù)較大時(shí)尤為明顯。圖１運(yùn)算復(fù)雜度對(duì)比Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ３仿真實(shí)驗(yàn)及性能分析由于在文獻(xiàn)［６］和文獻(xiàn)［１２］中已經(jīng)充分驗(yàn)證了全極化通道聯(lián)合處理方法相對(duì)于單極化通道處理方法的優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)［１２］中還驗(yàn)證了２Ｄ－ＰＬ－ＥＳ－ＰＲＩＴ具有和２Ｄ－ＭＰ－ＭＵＳＩＣ方法相近的估計(jì)精度，且運(yùn)算量更低。因此在本實(shí)驗(yàn)中僅對(duì)本文方法和全極化２Ｄ－ＰＬ－ＥＳＰＲＩＴ［１２］的估計(jì)性能做了比較分析。仿真１比較了２種方法對(duì)點(diǎn)目標(biāo)的估計(jì)精度；仿真２驗(yàn)證了本文方法對(duì)于復(fù)雜目標(biāo)的有效性。仿真１選取步進(jìn)雷達(dá)的起始頻率為９ＧＨｚ，工作帶寬為４００ＭＨｚ，目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)轉(zhuǎn)角為１．５°，，采樣點(diǎn)數(shù)均為Ｍ＝Ｎ＝３２。根據(jù)表１所示散射中心參數(shù)生成目標(biāo)回波，其中目標(biāo)滿足互易性，即Ａｈｖ，ｉ＝Ａｖｈ，ｉ。在仿真時(shí)，選取滑動(dòng)窗口長度Ｐ＝

波的二維全極化散射中心快速提�。玻担常当恚鄙⑸渲行膮�(shù)Ｔａｂｌｅ１ＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｃｅｎｔｅｒｓＣａｎｉｓｔｅｒｎｕｍｂｅｒｘ／ｍｙ／ｍαＡｈｈＡｈｖＡｖｖ１－１．００－１．０４－１．００．７０７ｊ００．７０７２－１．０００００．５０００．５０００．５００３－０．９５１．００１．００．７５０ｊ０．４３３０．５００ｊ４１．００１．０８－０．５０．５００－０．５００ｊ－０．５００５１．０５－１．０００．５０．７０７００．７０７圖２為在不同ＳＮＲ下，２種方法位置參數(shù)估計(jì)的平均均方根誤差。從圖２可以看出，本文方法對(duì)位置參數(shù)估計(jì)的性能略好于２Ｄ－ＰＬ－ＥＳ－ＰＲＩＴ。這是因?yàn)楸疚姆椒ㄔ诳沼驗(yàn)V波分組過程中，也對(duì)噪聲產(chǎn)生了一定的抑制作用，從而提高的估計(jì)性能。這一優(yōu)點(diǎn)在方位向位置估計(jì)中尤其明顯，這是因?yàn)楸疚姆椒ㄔ趯?duì)方位向位置進(jìn)行估計(jì)時(shí)，還利用了前后向空間平滑技術(shù)，更加充分地利用了觀測(cè)數(shù)據(jù)。圖２位置參數(shù)估計(jì)的平均均方根誤差比較Ｆｉｇ．２ＡＲＭＳＥｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｌｏｃａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ圖３為在不同ＳＮＲ下，２種方法估計(jì)散射中心類型參數(shù)的平均正確率，當(dāng)正確率為１００％時(shí)就表示所有散射中心類型參數(shù)全部估計(jì)正確�？梢钥闯觯疚姆椒▽�(duì)散射類型估計(jì)的平均正確率略高于２Ｄ－ＰＬ－ＥＳＰＲＩＴ，但是２種方法受帶寬和噪聲的影響都較大，只有在較高的ＳＮＲ下才能全部正確估計(jì)。圖３類型參數(shù)估計(jì)的平均正確率比較Ｆｉｇ．３Ａｖｅｒａｇｅｃｏｒｒｅｃｔｒａｔｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｙｐｅｐａｒ
【作者單位】： 南京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(61371170) 江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程~~
【分類號(hào)】：TN958

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本文編號(hào)：2542485