一种适用于大方位角城市建筑目标的极化分解算法

发布时间：2021-03-28 06:14

　　城市区域的人造目标（例如建筑物）通常具有规则的几何形状。随着目标方位角的变化,目标的后向散射随之发生明显改变。当方位角接近45°时,它们的后向散射通常包含强烈的体散射。在一些现有的目标极化特征分解算法中,通常将体散射作为区分植被区域与非植被区域的依据,二次散射作为区分城市区域与非城市区域的依据。然而,大方位角城市区域有着和植被区域相似的后向散射特征。因此,使用这些分解算法时会发生误分类。为解决这一误分类的问题,我们提出了一种基于子孔径技术的新算法。子孔径技术是一种通过子孔径分解从单幅PolSAR图像中获得两幅或多幅具有不同方位角图像的技术。在这项研究中,遵循一定的孔径比选择原则,获得了两个具有一定方位角差的子孔径图像。城市目标的后向散射随方位角变化,因此从子孔径图像中提取了城市校正参数。该参数可以很好地表征大方位角城市区域的后向散射,然后将其实现到现有的分解算法中,从而减少误分类。为了验证该算法的有效性,我们将该算法应用于包括加拿大的RADARSAT-2、中国的GAOFEN-3、日本的ALOS2/PALSAR的三种传感器的数据上,并且都取得了良好的分类结果。与Pauli分解算法相比,该... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同天线尺寸对应的波束宽度

第二章极化合成孔径雷达基础理论7图2-1不同天线尺寸对应的波束宽度如图2-1，越高的分辨率要求越大的天线尺寸。对于一般的机载雷达系统来说，分辨率对天线孔径尺寸的要求不会带来特别困难的问题，但对于星载或飞行高度较高的机载雷达系统，为了保持方位分辨率，必须增大天线的尺寸，在飞行高度较高时，天线的尺寸要求会达到上千米，这显然是不现实的[56]。因此，必须采取不同的策略来提高方位向分辨率。为了解决这一问题，便有了代替真实孔径的技术——合成孔径。利用雷达平台与观测目标之间的相对运动，使观测目标的后向散射回波发生多普勒频移，形成近似的线性调频信号，然后通过脉冲压缩技术来实现方位向的高分辨率。其中脉冲压缩过程等效于单元间距相等的天线阵列在空间上合成一个较大孔径的虚拟雷达天线，即合成孔径的概念。图2-2合成孔径雷达原理

第二章极化合成孔径雷达基础理论9图2-3合成孔径的多普勒解释的平面图图2-3是以雷达为视角绘制的，因此是目标沿着方位向运动的，其运动速度为Vs。SAR不需要窄波束，但需要有精密的回波频率特性测量能力，因为多普勒模型利用的是雷达系统的频率分析能力。运动目标的多普勒频移式如下：reldVf=(2-7)式中，Vrel为雷达和目标之间的相对运动速度。可以通过图2-3理解该关系。当目标运动穿过波束时，来自它的频率历史在频率值上有着近似线性的偏移。其效果类似调频过程，即频率从高到低扫过一定带宽范围。因此系统必须能够发射一致的脉冲，并对相继脉冲的回波信息进行积累，以获得一个等效于孔径尺寸远大于单个真实天线的虚拟天线。方位压缩是另一种相关过程，它是对一组而不是单个脉冲的压缩。仪器分辨时间上不同信号的能力即时间分辨率ρt为：1tDB=(2-8)式中，BD为多普勒带宽，但我们需要确定该时间分辨率对应的方位向距离，为此，需要对式(2-8)乘以方位向的相对运动速度Vs，因此方位向分辨率为：saDVB=(2-9)

【参考文献】：
期刊论文
[1]合成孔径雷达与森林地上生物量反演:好奇和实用的平衡[J]. 王勇.  遥感学报. 2019(05)
[2]基于散射机理分类与频谱相关性分析的极化SAR人造目标鉴别[J]. 徐牧,王雪松,肖顺平.  信号处理. 2009(03)
[3]基于子孔径分析的极化散射机理研究[J]. 吴婉澜,王海江,皮亦鸣.  雷达科学与技术. 2008(04)



本文编号：3105035