[发明专利]一种Pi/4简缩极化合成孔径雷达的目标分解方法

说明书

技术领域

本发明涉及简缩极化雷达遥感领域，尤其涉及Pi/4简缩极化合成孔径雷达(SAR)的目标分解方法。

背景技术

自1978年第一颗单极化星载SAR(SEASAT)出现以来，微波技术得到迅猛发展，人们对它的研究逐步由单极化、单波段、单角度向多极化、多波段、多角度发展，相继出现机载全极化SAR系统，星载双极化SAR系统及星载全极化SAR系统。而2008年开始又出现一种新的极化体制SAR系统，叫混合极化SAR系统，其与传统的SAR系统相比有着巨大的不同，其特点在于，发射波极化状态可以与接收波极化状态完全不同。根据其发射电磁波与接收电磁波的极化状态又可以分为以下三个简缩极化模式：(1)π/4简缩极化模式，该模式为发射1路由线性水平极化(H)与垂直极化(V)合成的线性极化波，同时接收H、V两路极化波；(2)CL简缩极化模式，该模式为发射1路由线性水平极化(H)与垂直极化(V)合成的圆极化波，同时接收H、V两路极化波；(3)CC简缩极化模式，该模式为发射1路由线性水平极化(H)与垂直极化(V)合成的圆极化波，同时接收正交的左旋与右旋极化波。

在雷达遥感中，由于测量值受相干斑噪声、表面散射及体散射随机矢量散射效应的影响，需要使用多元统计量描述感兴趣的目标。对于此类目标，建立“平均”散射机制或“主导”散射机制的概念对散射数据的分类和反演有着重要意义。极化目标分解就起这样一个作用，根据获取的极化数据判别场景中那一种散射机制占主导地位。一般有三种散射机制，单散射(又称面散射)、二次散射(又称偶次散射)、体散射。目标分解是极化雷达的一个重要应用，它是目标分类、林业遥感应用的前提基础。

目前，简缩极化因其具有诸多优势成为国际上研究的热点技术。简缩极化数据由于只有两路数据，不能像全极化那样构成3×3相干矩阵T₃。因此不能将全极化中目标分解的方法直接应用到简缩极化中，需要寻找新方法对简缩极化数据进行目标分解。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种π/4简缩极化SAR的目标分解方法，以解决简缩极化数据缺乏目标分解方法的问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术手段：

一种π/4简缩极化合成孔径雷达的目标分解方法，包括以下步骤：

步骤A，获取π/4简缩极化合成孔径雷达数据的Stokes矢量g_ob；

步骤B，建立全极化相干矩阵T₃与简缩极化Stokes矢量之间的关系，从而得到体散射及秩为1的散射机制分别对应的简缩极化Stokes矢量g_v，g_p；

步骤C，建立方程求解体散射能量m_v、剩余能量m_p和极化特征参数α角；

步骤D，根据m_v、m_p特征参数α角得到单散射、二次散射及体散射功率。

其中，步骤A包括：

子步骤A1，获取π/4简缩极化合成孔径雷达数据的2×2相干矩阵J；

子步骤A2，根据相干矩阵J获取Stokes矢量g_ob；

其中，

由此得到Stokes矢量

其中，J₁₁，J₁₂，J₂₂代表矩阵J中的元素，符号Re表示取实部，Im表示取虚部。

其中，步骤B包括：

子步骤B1，建立全极化相干矩阵T₃与简缩极化Stokes矢量g之间的关系：

π/4简缩极化数据目标矢量k表示为：

其中，S_HH，S_HV，S_VH，S_VV表示全极化中四个通道数据；

则简缩极化相干矩阵

根据相干矩阵与Stokes矢量的关系如式(1)所示，得到全极化相干矩阵T₃与简缩极化Stokes矢量g之间的关系：