一种利用极化干涉信息探测林下隐目标的方法技术

本发明专利技术提出一种利用极化干涉信息探测林下隐目标的方法，利用极化干涉合成孔径雷达模式下林下目标探测的实验数据，完成目标探测，然后对建模和参数反演算法进行验证。利用L波段对森林植被具有较强的穿透性，及L波段的分辨率较低，通过图像的对比，可以清晰的将目标从极化图像中识别出来，再通过干涉的方式反演目标的高度信息，确定目标位置。

Method for detecting hidden targets in forest by using polarization interference information

The invention provides a method of detecting hidden information interference target under forest by using polarization interference, the experimental data of synthetic aperture radar mode forest target detection using polarization, target detection, and then verify the modeling and parameter inversion algorithm. By using the L band can penetrate the forest vegetation, and L band low resolution image, by contrast, can clear the target can be identified from the polarization image, then the height information through interference inversion target, determine the target location.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用极化干涉信息探测林下隐藏目标的方法，属于微波测量领域。
技术介绍
文献“基于压缩多信号分类算法的森林区域极化SAR层析成像，电子信息学报，2015，37(3)：625-630”提出了一种基于压缩多信号分类算法的森林区域极化SAR层析成像方法，该方法通过全极化SAR接收成像区域的反射回波，利用各极化通道的信号建立多观测向量模型，应用小波基对高程向结构进行稀疏表示，采用压缩多信号分类算法对观测区域的高程后向散射系数进行重建，实现对森林区域层析成像。相对常见的SAR层析方法，可以准确估计地表和树冠散射中心位置，同时降低虚假目标出现概率。但对于林下隐藏目标的探测未作出分析，文献只是可以降低虚假目标的出现概率，实际可以利用L波段极化干涉信息来探测目标，利用极化图像将目标识别出来，通过干涉方式获得目标的位置信息，从而实现对林下隐目标的探测。
技术实现思路
要解决的技术问题为了解决CS-MUSIC算法仅仅可以适用于森林区域极化SAR层析成像，单单地将地面和冠层区区分开，而不能对林下隐藏目标进行探测。本专利技术提出一种利用极化干涉信息探测林下隐目标的方法。技术方案本专利技术提出一种利用极化干涉信息探测林下隐目标的方法，利用极化干涉合成孔径雷达模式下林下目标探测的实验数据，完成目标探测，然后对建模和参数反演算法进行验证。利用L波段对森林植被具有较强的穿透性，及L波段的分辨率较低，通过图像的对比，可以清晰的将目标从极化图像中识别出来，再通过干涉的方式反演目标的高度信息，确定目标位置。一种利用极化干涉信息探测林下隐目标的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：搭建测试环境：将多通道矢量网络分析仪放置于取样架上，多通道矢量网络分析仪具有A和B两个端口，A端的发射端和接收端分别连接2个H极化天线，B端的发射端和接收端分别连接2个V极化天线，在取样架对面设有低散射泡沫支架，在低散射泡沫支架上放置模拟树林的场景，在低散射泡沫支架和取样架之间设有吸波材料，所述的取样架下设有导轨；所述的极化天线向下20度；所述的场景包括三棵南洋杉以及隐藏在三棵树之间的目标；步骤2：将多通道矢量网络分析仪分别在开路、短路、匹配及通路四种模式下进行双通道校准；步骤3：设置测量参数3a)取样架扫描面尺寸设置为3m×3m3b)取样架采样间隔设置为1.5cm3c)矢量网络分析仪测量频率设置为1GHz-6GHz3d)采样频率间隔为12.5MHz步骤4：进行测量开启扫描架，同时触发矢量网络分析仪进行数据采集步骤5：数据分析5a)干涉信息处理：利用矢量网络分析仪获得的干涉高度图，从而得到目标的位置信息；5b)全极化信息处理：利用矢量网络分析仪获得的全极化图像，获得目标的识别信息。有益效果本专利技术提出一种利用极化干涉信息探测林下隐目标的方法，采用步进式频率，一次性采集目标极化散射数据，利用相位差异与目标体各散射单元物理高度相关的干涉测高原理，从目标二维散射强度分布获得目标高程坐标。本专利技术可以利用L波段1GHz信号带宽多极化成像，利用L波段对森林的强穿透性，及土壤的漫反射性，将目标(坦克)从极化图像分离出来，从而完成目标识别。本专利技术将极化和干涉方式相结合，实现对目标识别和高程数据获取，进而实现对林下隐目标的探测。附图说明图1为系统组成图图2为多极化测量示意图图3为三维成像几何模型图4为L波段植被的极化图像图5为高度干涉图具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：1)搭建测量系统：图1为系统组成图，系统由取样架、矢量网络分析仪、宽带天线及场景四部分组成。取样架可沿导轨进行横向移动，模拟合成孔径雷达的飞行轨迹，利用取样探头的纵向移动进行干涉测量，在取样架内设计了一个用来放置矢量网络分析仪的托板。2)系统参数设置：天线向下倾斜，保持20度的入射角，距离场景中心的距离为6m。场景由三棵1.5m的南洋杉“品”字形摆放，它们分别种在花盆内，土壤层的厚度为0.2m，从土壤表面到植被顶端的距离为1.3m。南洋杉树干直径约为2cm，树干上每隔一定的距离有5-6个长约0.5m的树枝构成，每个树枝的直径大约为1cm。缩比坦克模型的尺寸分别为：长0.36m、宽0.12m、高0.1m，将其隐藏在三棵树之间。3)多极化测量：图2为多极化测量图，测量时，A端的源端口做发射使用，连接到一个H极化的天线上，A端的接收端口连接到另一个H极化的天线上，B端的接收端口连接到一个V极化的天线上，测量目标的S11和S21参数，这样可同时获得HH、VH极化的散射数据；同样，通过B端源端口馈到另一个V极化的天线上，测量目标的S22和S12参数，这样可获得VV、HV极化的散射数据。4)成像算法：测量得到的场与像的关系如式(1)所示： g ^ ( x , y ) = ∫ θ min θ max ∫ k min k max k G ( k , θ ) exp [ j 2 π k ( y c o s θ - x s i n θ ) ] d k d θ - - - ( 1 ) ]]>式中x-y坐标系是固定于目标上的一组坐标，坐标原点在o点，它随目标变化而变化。即所要恢复目标的像，k＝2f/c，G(k,θ)＝E(f,θ)为目标数据与标准球的数据之后的目标净响应，θ为目标方位角。由于式(1)中积分式的积分限不满足IFFT条件，故在实际的算法实现中需要对k做频移kmin，相当于解调过程，令B′＝kmax-kmin，B′是空间频率k的带宽，因此有： P θ ( l ) = ∫ 0 B ( k 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用极化干涉信息探测林下隐目标的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：搭建测试环境：将多通道矢量网络分析仪放置于取样架上，多通道矢量网络分析仪具有A和B两个端口，A端的发射端和接收端分别连接2个H极化天线，B端的发射端和接收端分别连接2个V极化天线，在取样架对面设有低散射泡沫支架，在低散射泡沫支架上放置模拟树林的场景，在低散射泡沫支架和取样架之间设有吸波材料，所述的取样架下设有导轨；所述的极化天线向下20度；所述的场景包括三棵南洋杉以及隐藏在三棵树之间的目标；步骤2：将多通道矢量网络分析仪分别在开路、短路、匹配及通路四种模式下进行双通道校准；步骤3：设置测量参数3a)取样架扫描面尺寸设置为3m×3m3b)取样架采样间隔设置为1.5cm3c)矢量网络分析仪测量频率设置为1GHz‑6GHz3d)采样频率间隔为12.5MHz步骤4：进行测量开启扫描架，同时触发矢量网络分析仪进行数据采集步骤5：数据分析5a)干涉信息处理：利用矢量网络分析仪获得的干涉高度图，从而得到目标的位置信息；5b)全极化信息处理：利用矢量网络分析仪获得的全极化图像，获得目标的识别信息。

【技术特征摘要】
1.一种利用极化干涉信息探测林下隐目标的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：搭建测试环境：将多通道矢量网络分析仪放置于取样架上，多通道矢量网络分析仪具有A和B两个端口，A端的发射端和接收端分别连接2个H极化天线，B端的发射端和接收端分别连接2个V极化天线，在取样架对面设有低散射泡沫支架，在低散射泡沫支架上放置模拟树林的场景，在低散射泡沫支架和取样架之间设有吸波材料，所述的取样架下设有导轨；所述的极化天线向下20度；所述的场景包括三棵南洋杉以及隐藏在三棵树之间的目标；步骤2：将多通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡楚锋，郭鹏，陈卫军，李南京，郭丽芳，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61