基于非線性極化變換的目標識別方法研究

章力強， 陳 信， 唐北華

（1．91576部隊，浙江 寧波315020；2．92919部隊，浙江 寧波315020）

0 引言

箔條干擾是對導彈等制導武器最有效、廉價的干擾方式，空中大量隨機分布的半波長箔條形成箔條云，能有效干擾、迷惑、欺騙制導武器［1－2］。箔條假目標的反射能力極強，根據跟蹤雷達對艦船目標的跟蹤原理，利用時域、頻域信息不能有效識別箔條假目標。極化信息是電磁波除幅度、頻率、相位信息以外的第四特性，艦船目標和箔條假目標具有不同的極化特性［3］。對極化信息在跟蹤雷達抗箔條假目標干擾中的應用研究還較少，為了更好的利用極化域信息，本文提出了一種非線性極化變換方法，能有效增大艦船目標和箔條假目標的極化特征差異［4］，達到比利用時域、頻域信息更好的目標識別效果。

1 非線性極化變換

設雷達為雙通道極化雷達，在不同脈沖周期交替發射垂直極化和水平極化波，利用雙極化通道同時接收垂直極化和水平極化回波信號［5］，得非線性極化變換公式：

式中：ErNL為通過非線性極化變換后的回波信號；MNL為非線性極化變換矩陣；Er為雷達接收信號：

式中：Erh為水平極化通道接收分量；Erv為垂直極化通道接收分量；Ehh為水平極化發射，水平極化通道接收分量；Ehv為垂直極化發射，水平極化通道接收分量；Evh為水平極化發射，垂直極化通道接收分量；Evv為垂直極化發射，垂直極化通道接收分量；Eih為目標回波信號的水平極化分量；Eiv為目標回波信號的垂直極化分量［6］，由式（1）、（2）得

設非線性極化變換后，得

可得

其中：

圖1 非線性極化變換前后回波信號振幅改變

圖2 控制因子對回波信號幅度的影響

圖3 ρ對回波信號幅度改變的影響

2 艦船目標極化識別

非線性極化變換后［7］，回波散射矩陣為

設極化散射矩陣為

則有

定義特征參數T1、T2為定義T為目標識別參數，表達式為

當滿足Ti≤TCi時，T＝1；當滿足Ti＞TCi時，T＝0，其中TC1、TC2是由信噪比等參數確定的比較門限。

3 仿真實驗

設雷達是分時雙極化雷達，雷達交替發射水平和垂直極化波，同時接收包括箔條假目標干擾信號的水平和垂直極化雙通道回波信號，經過兩個脈沖周期，得到雷達目標的全極化散射矩陣［8］。利用Matlab進行仿真分析，當雷達發射垂直極化波時，艦船目標垂直極化和水平極化接收信號如圖4所示，箔條假目標垂直極化和水平極化接收信號如圖5所示。比較圖4和圖5，表明發射垂直極化波時，艦船目標回波信號和箔條假目標回波信號及其相似，很難有效識別。

圖4 艦船目標回波信號

箔條假目標極化識別量經過非線性極化變換的改變情況如圖6所示，艦船目標極化識別量經過非線性極化變換的改變情況如圖7所示。經過非線性極化變換后，艦船目標的極化識別量顯著增大，而箔條假目標的極化識別量改變不大，表明經過非線性極化變換后，根據極化識別量能有效識別艦船目標和箔條假目標。

圖5 箔條假目標回波信號

圖6 箔條假目標極化特征參數

圖7 艦船目標極化特征參數

艦船目標和箔條假目標在不同信噪比情況下的正確識別概率見表1，從表中可以看出，正確識別概率與信噪比成反比。當目標識別參數T小于門限值TC1，TC2＝1．2時，艦船目標正確識別率大于99%，大大高于利用時域、頻域信息的艦船目標識別概率［9］。

表1 目標識別概率與信噪比的關系

4 結論

極化信息是電磁波除幅度、頻率、相位信息以外的第四特征，艦船目標和箔條假目標具有不同的極化特性［10］，但是這一特性差異不能有效識別艦船目標。利用非線性極化變換能有效增大艦船目標和箔條假目標的極化特性差異，仿真結果表明，利用經過非線性極化變換的極化信息比利用時域、頻域信息具有更好的目標識別效果，具有重要的理論和工程應用價值。

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