一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法技术

本发明专利技术一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法，包括如下步骤：步骤一：获取目标和箔条的极化散射矩阵；步骤二：分别计算目标和箔条的极化散射参数

A recognition method of dilution chaff jamming based on polarization scattering transformation

A method of flash chaff jamming identification based on polarization scattering transformation, which includes the following steps: Step 1: obtain the polarization scattering matrix of the target and chaff; step two: calculate the polarization scattering parameters of the target and the chaff respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法
本专利技术一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法，具体涉及到防空、反舰、反导等应用场景中对箔条干扰的识别技术，更进一步来说是针对箔条冲淡式干扰提出了一种基于极化散射变换的箔条识别方法，属于雷达电子战领域。
技术介绍
精确制导武器在现代战争中的作用日益重要，能够精确地对水面或空中重要军事目标，如舰船、飞机等进行有效地打击和摧毁，尤其是在近年来的历次局部战争中，精确制导武器已成为决定战争胜败的关键。世界各国为提高水面或空中重要军事目标的生存力和战斗力，非常重视电子对抗装备和对抗技术的研究。其中，箔条干扰是精确制导武器面临的主要威胁之一，飞机或舰船等重要目标经常使用箔条来对抗来袭导弹的雷达导引头，飞机或舰船投放箔条干扰，形成箔条冲淡式干扰，严重影响雷达导引头对目标的正常搜捕、识别和跟踪。极化是电磁波的固有属性，利用干扰和目标在极化特征上的差异，雷达导引头可以实现假目标干扰和雷达目标的鉴别。目前公开文献对箔条干扰的极化鉴别方法主要包括利用极化比，极化角，极化RCS(RadarCrosssection,雷达横截面)比等鉴别量，但这些鉴别量对箔条取向分布比较敏感，大多针对某些特定类型的箔条分布，而由于重力和空气扰动以及箔条发射方式等因素的影响，箔条的取向分布是复杂可变的。因此，针对现有方法对箔条干扰识别的不足，本专利技术提出了一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法。该方法引进了极化散射参数该参数的值与散射过程背后的物理性质相联系，理论分析表明，对于箔条散射这种随机媒介，极化散射参数在45°和49°随机变化。此外，当箔条的方位角满足统计意义上的均匀分布时，箔条的共极化与交叉极化通道相关性的绝对值很小。本专利技术提出的两个极化鉴别量：极化散射参数和共极化与交叉极化通道相关性绝对值，这两个鉴别量不依赖于箔条的取向分布，且箔条的两个极化鉴别量的取值范围与舰船、飞机等雷达导引头目标明显不同，从而能够对冲淡式箔条干扰进行有效地识别。本专利技术根据这两个极化鉴别量，构造一个二维特征向量，通过SVM(SupportVectorMachine,支持向量机)方法来实现箔条与舰船、飞机等雷达目标的分类识别。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用箔条与舰船、飞机等雷达目标的极化散射特性差异来实现对冲淡式箔条干扰的识别。所谓冲淡式干扰是指舰船或者飞机在雷达导引头搜索阶段释放的一种自卫式假目标欺骗干扰。舰船或者飞机通过预警设备在远距离发现来袭导弹，但尚未发现雷达导引头信号时(即在导弹雷达导引头开机搜索前)，由舰载或者机载电子战设备向受保护的目标附近不同方向发射箔条弹，在距离受保护的目标不小于1千米处形成多个假目标，致使雷达导引头错误地捕获并跟踪箔条云假目标，从而达到保护目标的作用。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：步骤一：获取目标和箔条的极化散射矩阵；当雷达受到冲淡式箔条干扰时，雷达系统会同时检测到目标和箔条假目标，为了分辨出真假目标，需要进一步对目标和箔条进行极化识别。定义雷达正交极化基分别为水平极化基h与垂直极化基v，把真假目标的全极化回波数据(包含水平极化通道数据回波、垂直极化通道数据回波和两个交叉极化通道数据回波)通过作相关处理的极化测量方法获取其极化散射矩阵：其中，S为极化散射矩阵，极化散射矩阵中包含四个元素：shh表示水平共极化项；svv表示垂直共极化项；shv和svh表示交叉极化项，在这里满足互易性原理，有shv＝svh。步骤二：分别计算目标和箔条的极化散射参数Step1：在获取目标和箔条的极化散射矩阵基础上，计算目标和箔条的相干矩阵T3，其计算公式为其中，<·>，|·|和上标*分别表示平均操作符，绝对值和取共轭操作符。Step2：根据相干矩阵T3，计算其特征矢量和特征值：其中，λ1，λ2和λ3分别为相干矩阵T3的三个特征值，u1，u2和u3分别为与三个特征值λ1，λ2和λ3相对应的3个正交单位特征矢量，∑表示求和等号，上标T表示矩阵转置操作符。Step3：计算极化散射参数其计算公式为：其中，是伪随机概率，αi＝arccos|(ui1)|，arccos(·)为反余弦函数。步骤三：分别计算目标和箔条的共极化与交叉极化通道的相关性绝对值在目标和箔条的极化散射矩阵基础上，计算目标和箔条的共极化与交叉极化通道的相关性绝对值其计算公式为其中，操作符E(·)表示求均值。步骤四：利用SVM方法实现箔条冲淡式干扰的分类识别；SVM具有泛化能力强，收敛速度快，对小样本训练效果好等优点。因此，本专利技术利用SVM分类方法来实现箔条的干扰识别。其具体包括以下几个步骤：Step1：收集数据：收集步骤一中的目标和箔条的极化散射矩阵数据。Step2：选择特征向量和个数：选取和作为特征向量，个数为2。Step3：特征提取和特征向量的构建。根据公式(4)和公式(5)分别计算和的值，将计算结果构成一个二维特征向量Step4：机器学习和获得SVM模型：机器学习即训练数据，选择Step3中二维特征向量的前一半数据进行训练，训练方法采用MATLAB软件中自带函数svmtrain(·)。Step5：测试SVM模型。选择Step3中二维特征向量的后一半数据进行测试SVM模型，测试方法采用MATLAB软件中自带函数svmclassify(·)，该函数输出结果可以直接获得目标和箔条的识别率。本专利技术的有益效果主要包括：第一，本专利技术针对冲淡式箔条干扰识别问题进行研究，从物理散射层面揭示箔条干扰的极化性，比传统箔条冲淡式干扰识别方法更稳健，识别效果更好；第二，本专利技术的两个极化鉴别量和对箔条的取向分布依赖性很小；第三，本专利技术具有很强的应用前景，可推广到防空、反舰、反导等实战中对箔条冲淡式干扰的识别。【附图说明】图1为本专利技术所提出的基于极化散射变换的箔条干扰识别方法的总体流程。图2为基于SVM分类方法的箔条干扰识别方法流程图。图3(a)和图3(b)分别为船和飞机目标模型。图3(c)和图3(d)分别为雷达目标(船和飞机)和箔条的分类识别结果。【具体实施方式】本专利技术适用于箔条冲淡式干扰的识别。图1是本专利技术的简要流程图，下面结合附图，对本专利技术所提出的方法作进一步解释。本专利技术的具体步骤和效果如下：步骤一：获取目标和箔条的极化散射矩阵；在这里，采用全极化散射仿真数据来获取目标和箔条的极化散射矩阵数据。一方面，雷达目标(船和飞机)的全极化散射矩阵数据利用CSTSTUDIOSUITE电磁计算软件生成，雷达目标的模型见图3(a)和图3(b)，其中，er为极化方向单位矢量。固定角度γs＝60°，er在xoy平面投影的水平方位角φs在区间[0°，359°]步进，步进量为1°，可得到船和飞机的全极化散射数据分别为360组；另一方面，采用与雷达目标相同的空间坐标系xyz，箔条的全极化散射矩阵数据用MATLAB软件计算得到，单根箔条丝的极化散射矩阵计算公式为其中，单根箔条丝极化散射Sc中的元素计算方法为：其中，θc和分别为单根箔条丝在空间坐标系xyz中的天顶角和水平方位角。设定箔条的分布类型为球面均匀分布，其分布函数为：由此，可以用MATLAB软件计算出箔条的极化散射矩阵中元素值，其计算公式为其中，N＝1000是箔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：获取目标和箔条的极化散射矩阵；步骤二：分别计算目标和箔条的极化散射参数步骤三：分别计算目标和箔条的共极化与交叉极化通道的相关性绝对值步骤四：利用SVM方法实现箔条冲淡式干扰的分类识别。2.根据权要求1所述的一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法，其特征在于，步骤1中，当雷达受到冲淡式箔条干扰时，雷达系统会同时检测到目标和箔条假目标，为了分辨出真假目标，需要进一步对目标和箔条进行极化识别；定义雷达正交极化基分别为水平极化基h与垂直极化基v，把真假目标的全极化回波数据通过极化测量方法获取其极化散射矩阵：其中，S为极化散射矩阵，极化散射矩阵中包含四个元素：shh表示水平共极化项；svv表示垂直共极化项；shv和svh表示交叉极化项，在这里满足互易性原理，有shv＝svh。3.根据权要求2所述的一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法，其特征在于，所述的全极化回波数据包含水平极化通道数据回波、垂直极化通道数据回波和两个交叉极化通道数据回波。4.根据权要求1所述的一种基于极化散射变换的冲淡式箔条干扰识别方法，其特征在于，在步骤2中，还包括如下步骤：2.1：在获取目标和箔条的极化散射矩阵基础上，计算目标和箔条的相干矩阵T3，其计算公式为：其中，<·>，|·|和上标*分别表示平均操作符，绝对值和取共轭操作符；2.2：根据相干...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永祯，刘业民，邢世其，王雪松，肖顺平，孙豆，崔刚，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43