超寬頻合成孔徑雷達淺埋目標特徵提取研究

《超寬頻合成孔徑雷達淺埋目標特徵提取研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由金添擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超寬頻合成孔徑雷達淺埋目標特徵提取研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：金添
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

超寬頻合成孔徑雷達（UWB SAR）具有穿透地表對淺埋目標成像探測的能力，尤其適合大面積區域的地雷探測，具有安全、高效的優點。特徵提取是提高UWB SAR淺埋目標探測性能的關鍵，需要解決淺埋目標圖像信噪比低、目標散射特性環境依賴性強等問題。本項目首先從電磁仿真和實測數據分析著手，建立淺埋目標有效特徵空間，然後提出複合特徵提取方法，獲得包含目標散射空間分布、頻率和方位角等綜合信息的特徵向量，最後在分析UWB SAR淺埋目標特徵觀測能力的基礎上，最佳化系統參數、改進系統工作體制，進一步提高特徵提取質量和速度，爭取從信號處理和測量條件兩個方面回答如何獲取UWB SAR淺埋目標有效特徵的科學問題，為提高淺埋目標與雜波分類性能奠定基礎，推動UWB SAR探雷系統實用化進程。

結題摘要

超寬頻合成孔徑雷達（UWB SAR）具有穿透地表對淺埋目標成像探測的能力，尤其適合大面積區域的地雷探測。特徵提取是提高UWB SAR淺埋目標探測性能的關鍵，需要解決淺埋目標圖像信噪比低、目標散射特性環境依賴性強等問題。本項目針對UWB SAR淺埋目標的特徵提取問題，在淺埋目標有效特徵空間建立、複合特徵提取、系統參數最佳化及體制改進等方面進行了深入的研究。在淺埋目標有效特徵空間建立方面，通過電磁仿真計算和實際測量相結合的方法，得到了地雷目標在時域、頻域、方位角域和極化域的有效特徵，建立了地雷目標的多維有效特徵空間，為淺埋地雷目標的特徵提取奠定了理論基礎。在複合特徵提取方面，提出了基於空間-波數分布的目標多維散射函式估計方法及其快速算法，並研究了隨機搜尋與啟發式搜尋兩類目標特徵選取策略，獲得了維數不高但包含了時域、頻域、方位角域等多維有效特徵的特徵向量，提高了地雷與雜波的區分能力。在系統參數最佳化和體制改進方面，設計最佳化了UWB SAR淺埋目標探測系統參數，構建了飛艇載UWB SAR試驗平台，提出了一種基於壓縮感知的地雷目標特徵提取方法，並進一步將特徵提取與成像處理相結合，提出了一種成像-檢測一體化處理流程，其通過稀疏成像充分挖掘地雷雙峰散射特性的幾何信息，從而有效提高了地雷檢測性能和處理效率。基於上述研究成果，項目組發表學術論文37篇，其中SCI檢索13篇，EI檢索31篇，編制了UWB SAR淺埋目標特徵提取軟體，部分成果已經成功套用於實際系統。