本文選題：極化合成孔徑雷達(dá) + 射頻干擾��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：極化合成孔徑雷達(dá)(Polarimetric Synthetic Aperture Radar, PolSAR)系統(tǒng)可以獲取不同極化收發(fā)方式組合下的目標(biāo)電磁波散射信息,可以顯著提高目標(biāo)的分類與識(shí)別能力,它在戰(zhàn)場(chǎng)偵察、精確打擊等軍事和資源勘探、環(huán)境監(jiān)視等民用方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,實(shí)際PolSAR系統(tǒng)工作時(shí)容易受到同頻段的射頻源干擾,大量射頻干擾的存在將顯著地降低PolSAR的成像質(zhì)量,進(jìn)而影響目標(biāo)特征提取和地物分類等解譯處理的準(zhǔn)確性。由于干擾與雷達(dá)回波是時(shí)域或頻域是混疊的,如何對(duì)射頻干擾進(jìn)行有效的檢測(cè)與抑制是當(dāng)前雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域中的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題。同時(shí),PolSAR圖像蘊(yùn)含了地物目標(biāo)的形狀、大小、取向和介電特性等,如何充分地挖掘PolSAR數(shù)據(jù)的潛力,設(shè)計(jì)有效的目標(biāo)特征提取與地物分類方法是雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題。因此,針對(duì)極化SAR的射頻干擾抑制與地物分類方法研究具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目和橫向課題等資助下,結(jié)合實(shí)際PolSAR系統(tǒng)應(yīng)用,重點(diǎn)研究了射頻干擾抑制和PolSAR圖像地物分類問題,并在窄帶射頻與寬帶射頻干擾抑制、PolSAR目標(biāo)特征提取與地物分類等方面取得較突出的研究成果,具體的研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1.作為研究基礎(chǔ),論文首先介紹了PolSAR的工作原理,推導(dǎo)了PolSAR回波信號(hào)和干擾數(shù)學(xué)模型,建立了場(chǎng)景回波與成像處理過程的映射關(guān)系。然后,從成像質(zhì)量評(píng)估和目標(biāo)散射機(jī)理解譯分析兩個(gè)方面,定性和定量地分析了射頻干擾對(duì)仿真與實(shí)測(cè)PolSAR數(shù)據(jù)的影響,為后續(xù)的射頻干擾檢測(cè)與抑制方法和PolSAR特征提取與分類方法的研究奠定了理論基礎(chǔ)。2.針對(duì)窄帶射頻干擾嚴(yán)重影響SAR成像質(zhì)量與圖像解譯的難題,提出了一種基于峭度分析的干擾檢測(cè)方法和基于獨(dú)立子空間分析的窄帶干擾抑制方法。首先,推導(dǎo)了有無干擾雷達(dá)回波信號(hào)的統(tǒng)計(jì)分布模型,詳細(xì)地分析了窄帶干擾在時(shí)域、頻域、時(shí)頻域和圖像域的特點(diǎn)。并以此為基礎(chǔ)提出了一種基于峭度的干擾檢測(cè)方法,該方法可以根據(jù)奈曼-皮爾遜準(zhǔn)則自適應(yīng)地確定檢測(cè)閾值,能夠在較低的誤警概率下獲得較好的檢測(cè)性能。然后,提出了一種基于獨(dú)立子空間分析的窄帶干擾抑制方法。該方法突破了常規(guī)獨(dú)立分量分析無法用于單通道下盲信號(hào)分離的條件限制。根據(jù)干擾和有用回波信號(hào)間的統(tǒng)計(jì)特性差異性,從時(shí)頻平面提取出干擾對(duì)應(yīng)的獨(dú)立基分量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)干擾獨(dú)立子空間的重構(gòu)與相消。該方法不僅能夠有效抑制干擾,而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)射頻干擾源的解譯。最后,仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果驗(yàn)證了所提出的窄帶射頻干擾檢測(cè)與抑制方法的有效性。3.針對(duì)寬帶射頻干擾與SAR回波信號(hào)在時(shí)域或頻域難于分離的挑戰(zhàn),提出一種基于瞬時(shí)頻譜特征子空間濾波的寬帶干擾檢測(cè)與抑制方法,提高了SAR成像質(zhì)量。首先,建立了寬帶干擾的兩種典型調(diào)制形式模型,并系統(tǒng)地分析了不同調(diào)制形式的寬帶干擾在時(shí)域、頻域、時(shí)頻域和圖像域的特點(diǎn)。寬帶干擾在時(shí)域和頻域內(nèi)均與雷達(dá)回波嚴(yán)重混疊,難以實(shí)現(xiàn)有效的干擾抑制。而在時(shí)頻平面內(nèi),干擾與雷達(dá)回波信號(hào)的時(shí)頻聚集性存在明顯的差異�；诖�,提出了一種基于瞬時(shí)頻譜特征子空間濾波的寬帶射頻干擾檢測(cè)與抑制方法。該方法利用負(fù)熵統(tǒng)計(jì)量對(duì)每個(gè)瞬時(shí)頻譜進(jìn)行干擾檢測(cè),并根據(jù)誤警率自適應(yīng)地確定檢測(cè)閾值,實(shí)現(xiàn)干擾最優(yōu)檢測(cè)。再利用特征子空間濾波抑制瞬時(shí)頻譜中的干擾分量,盡可能地減小了由于干擾抑制引起的信號(hào)損失。最后,仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果驗(yàn)證了所提出的寬帶射頻干擾檢測(cè)與抑制方法的有效性。4.針對(duì)極化SAR圖像解譯中的地物特征提取難題,提出了一種基于張量獨(dú)立分量分析的特征提取方法。結(jié)合多種極化目標(biāo)分解特征量進(jìn)行分類,有助于提高PolSAR圖像的地物分類準(zhǔn)確度。但由于特征量之間的相關(guān)性,若僅僅簡(jiǎn)單的將特征量進(jìn)行組合,有可能會(huì)額外引入冗余性,增加計(jì)算復(fù)雜度的同時(shí)并不會(huì)帶來分類準(zhǔn)確度的顯著提升。傳統(tǒng)的線性或者非線性特征提取方法都源于矩陣代數(shù),需要將圖像向量化展開,而并未考慮空間相鄰像素點(diǎn)之間的相關(guān)性。首先,在張量代數(shù)的框架下,通過結(jié)合不同極化目標(biāo)分解算法計(jì)算得到的多種特征參數(shù),將整幅圖像表征成一個(gè)三階全局極化特征張量。其次,引入張量代數(shù)統(tǒng)一表征了傳統(tǒng)基于矩陣代數(shù)的特征提取方法,并分析了其處理流程的不足之處,并提出了基于張量代數(shù)的特征提取方法。該方法利用Tucker張量分解實(shí)現(xiàn)極化特征張量空間維度的低秩估計(jì),進(jìn)而結(jié)合獨(dú)立分量分析方法完成極化特征張量的特征降維。最后,仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果表明該方法能夠克服相干斑的影響,獲得的樣本點(diǎn)在特征空間中具有更高的類內(nèi)聚合度和類間分離度,從而獲得更高的分類準(zhǔn)確率。5.針對(duì)極化SAR圖像定性解譯中的地物分類問題,提出了一種基于多維主分量分析的分類方法,該方法有效地利用像素局部鄰域的散射相關(guān)性,獲得良好的實(shí)測(cè)極化SAR圖像地物分類效果。首先,在基于多特征量結(jié)合的基礎(chǔ)上,將圖像中每個(gè)像素點(diǎn)都建模為一個(gè)三階局部鄰域張量,并根據(jù)先驗(yàn)類別信息建立訓(xùn)練張量樣本集。接著,通過對(duì)訓(xùn)練集中的局部鄰域張量進(jìn)行空間維和特征維的交替最優(yōu)求解,可以將原高維張量的關(guān)鍵信息投影到低維子張量上,從而減小特征間的冗余性,降低了運(yùn)算復(fù)雜度。然后,利用求解得到的最優(yōu)投影矩陣將未知類別樣本推廣映射到同一低維空間中。最后,仿真數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提算法可以在訓(xùn)練樣本較少的情況下,仍能較大地提高PolSAR圖像的地物分類準(zhǔn)確度。
[Abstract]:This paper introduces the principle of Polarimetric Synthetic Aperture Radar ( Polarimetric Synthetic Aperture Radar , PolSAR ) , which can obtain the target electromagnetic wave scattering information under different polarization and transmit - receiving modes . It can significantly improve the classification and identification of the target . This paper presents a new feature extraction method based on tensor algebra .
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN958

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 W.O.Brooks;伊林;;射頻干擾與超高速數(shù)字計(jì)算機(jī)[J];電子計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài);1964年03期

2 郝寶瑛;邵智民;;有射頻干擾情況下的動(dòng)目標(biāo)顯示[J];現(xiàn)代雷達(dá);1986年02期

3 汪毓鐸,閻新堂;無線通信系統(tǒng)中的射頻干擾成因與其解決方案[J];遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào);2004年01期

4 許瑜昀,文必洋,吳雄斌;利用時(shí)頻分析抑制射頻干擾[J];無線電工程;2005年11期

5 葉紅軍;張武森;;電子設(shè)備的射頻干擾效應(yīng)研究[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2008年03期

6 張寧;陳若宇;;淺談雷達(dá)射頻干擾抑制[J];無線互聯(lián)科技;2013年05期

7 費(fèi)川;;電離層返回散射探測(cè)中的射頻干擾剔除方法研究[J];艦船電子對(duì)抗;2014年02期

8 周浩;文必洋;;高頻雷達(dá)中非平穩(wěn)射頻干擾的分析及其抑制[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年05期

9 周浩,文必洋,吳世才,劉曉峰;應(yīng)用時(shí)頻分析進(jìn)行高頻雷達(dá)射頻干擾抑制[J];電子學(xué)報(bào);2004年09期

10 張雅斌;陳伯孝;張守宏;尚海燕;;艦載無源綜合脈沖孔徑雷達(dá)射頻干擾抑制[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 劉淑茜;朱文;李鐘敏;賈鑫;;基于小波包分析的SAR射頻干擾自適應(yīng)抑制方法[A];第十一屆全國信號(hào)處理學(xué)術(shù)年會(huì)（CCSP-2003）論文集[C];2003年

2 顧云濤;郭海俠;;射頻干擾對(duì)GPS接收機(jī)設(shè)計(jì)影響分析[A];中國航海學(xué)會(huì)通信導(dǎo)航專業(yè)委員會(huì)2003學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

3 孫成明;孔憲中;;WCDMA塔頂放大器工程設(shè)計(jì)和測(cè)試[A];第六屆中國科學(xué)家論壇論文匯編[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 安徽 高敏杰 編譯;低成本射頻探測(cè)器[N];電子報(bào);2012年

2 本報(bào)記者 吳玉征;讓無線網(wǎng)絡(luò)“互不相干”[N];計(jì)算機(jī)世界;2012年

3 庸龍;WLAN離“輝煌”還有一步之遙[N];計(jì)算機(jī)世界;2003年

4 周建華;如何選擇屏蔽方式[N];中國計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 陶明亮;極化SAR射頻干擾抑制與地物分類方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2016年

2 王贊;分布式雙基地波雷達(dá)射頻干擾與雜波等問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 李廷軍;探地雷達(dá)干擾抑制及波速估計(jì)問題的研究[D];電子科技大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 趙騰飛;P波段星載SAR射頻干擾抑制技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 王磊;探地雷達(dá)抑制射頻干擾技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 蔡侃侃;輻射計(jì)射頻干擾數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];南京理工大學(xué);2013年

4 張建兵;基于FPGA實(shí)現(xiàn)UWB-SAR自適應(yīng)射頻干擾抑制[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：2027223