(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111479724.5 (22)申请日 2021.12.0 6 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114372406 A (43)申请公布日 2022.04.19 (73)专利权人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 艾小锋　徐志明　赵锋　郑雨晴　 刘振钰　吴静　张林宇　吴其华　 刘晓斌　 (74)专利代理 机构 北京慧泉知识产权代理有限 公司 11232 专利代理师 王顺荣(51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G01S 13/90(2006.01) G06F 111/10(2020.01) 审查员 沈晴 (54)发明名称 基于双基地极化特征矢量的人造目标结构 类型反演方法 (57)摘要 本发明提出一种基于双基地极化特征矢量 的人造目标结构类型反演方法， 步骤如下： 第一 步， 建立模板部件的CAD模型库； 第二步， 获取模 板部件的电磁散射仿真数据； 第三步， 构建双基 地极化特征矢量； 第四步， 神经网络训练； 第五 步， 对人造目标的ISAR图像进行散射中心检测； 第六步， 利用神经网络预测散射中心的部件结构 类型。 本发明应用在极化雷达目标识别领域， 通 过本发明提出的目标部件结构反演方法解决了 传统相干极化分解反演目标部件结构类型鲁棒 性和辨识度不高的问题， 经过仿真验证本发明提 出的方法在没有增加运算复杂度和计算时间的 前提下准确度更高， 十分具 备工程应用价 值。 权利要求书3页 说明书5页 附图5页 CN 114372406 B 2022.10.28 CN 114372406 B 1.一种基于双基地极化特征矢量的人造目标结构类型反演方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： 步骤一， 建立模板 部件的CAD模型库 根据对合作目标或非合作目标的先有经验， 对目标结构上可能存在的部件结构类型预 先建立CAD模型； 步骤二， 获取模板 部件的电磁散射仿真数据 将模板部件CAD模型导入到电磁计算软件内， 仿真得到模板部件在一定双基地角范围 内的准单站散射数据Es； 步骤三， 构建双基地极化特 征矢量 为表征每个模板部件的极化散射特性， 构建与极化坐标系定义、 散射能量无关的极化 特征向量； 构建以本征极化功率衰减系数D、 对称角 τi和τs、 跳跃角v和特征角γ5维特征向 量； 步骤四， 神经网络训练 提取步骤一获得的模板部件散射数据极化特征向量， 并为每一组极化特征向量做好 “标签”； 根据极化特征向量的维数确定神经网络的输入层维度； 隐藏层神经元个数根据分 类的成功率进行适当调整； 输出层的维度根据设置的模板部件个数决定； 此处分类器的选 择并不限于神经网络； 步骤五， 对人造目标的ISAR图像进行散射中心检测 利用CFAR检测方法从人造目标全极化ISA R图像上将孤立的散射中心提取出来， 获得每 个散射中心对应的散射矩阵； 然后从散射矩阵中提取构建的1 ×5维的特征向量； 步骤六， 利用神经网络预测散射中心的部件结构类型 将计算的每个散射中心的特征向量到输入到训练完成的神经网络模型中， 得到神经网 络的预测结果。 2.根据权利要求1所述的基于双基地极化特征矢量的人造目标结构类型反演方法， 其 特征在于： 在步骤一中， 模板部件 结构类型为二面角、 球体、 三面角、 偶极子、 螺旋体、 平板或 圆柱体。 3.根据权利要求1所述的基于双基地极化特征矢量的人造目标结构类型反演方法， 其 特征在于： 在步骤二中， 依次将模板部件CAD模型文件导入到电磁计算软件中， 设置电磁计 算频率和电磁波 方向； 其中， 双基地入射方向的俯仰角 θi和方位角 固定不变， 接收方向在 入射方向周围小范 围改变， 即接收方向俯仰角 θr＝θi+pΔθ， 接收方向方位角 (‑P/2≤p≤P/2, ‑Q/2≤q≤Q/2)； 其中Δθ， 分别为俯仰角和方位角的角度步进； P、 Q分 别为俯仰角和方位角采样点数； p和q为具体的俯仰角和方位角采样索引； 通过改变接 收方 向， 共得到每 个部件结构(P+1) ·(Q+1)组散射数据Es。 4.根据权利要求1所述的基于双基地极化特征矢量的人造目标结构类型反演方法， 其 特征在于： 在步骤三中， 针对每个接收方向上模板部件的散射矩阵， 利用式(2)、 式(3)、 式 (7)和式(9)分别提取双基地极化特征 向量的5个参数， 构成(P+1) ·(Q+1)×5矩阵， 作为神 经网络的训练和 测试数据集； 利用奇异值分解(SVD)， 将双基地散射矩阵S分解得到；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114372406 B 2其中， S0为实数对角阵 σmax≥σmin； U和V为分解得到的两个酉矩阵； 本征极化功率衰减系数D由散射矩阵两个奇异值σmax和σmin确定， 进一步得到特 征角γ， 其中arctan为反正切函数； 酉矩阵U和V 表示为； 其中u1,u2和v1,v2是酉矩阵U和V分别对应于奇异值σmax和σmax的列向量； 与单基地雷达不同， 双基地雷达雷达目标的极化特性需要2个本征极化来表征， 入射极 化和散射极化； 因为σmax≥σmin， 相干目标的极化特性由u1和v1来表征； 因此， u1和v1认为是双 基地雷达目标的散射极化和入射极化的Jo nes矢量表达； 其中Eux， Euy为矢量u1水平和垂直分量的幅度， 为矢量u1水平和垂直分量的相 位； 同理， Evx， Evy为矢量v1水平和垂直分量的幅度， 为矢量v1水平和垂直分量的相 位； 根据Jones矢量与椭圆描述子的关系， Hu ynen目标参数的倾向角和对称角看作是u1和v1 对应椭圆描述子的椭圆倾角和椭圆率角； 椭圆倾角为极化椭圆长轴与水平极化基的夹角； 椭圆率角的正切值 为极化椭圆短 半轴与长半轴的比值； 根据Jones矢量与极化椭圆描述子的关系， 倾向角和对称角的计算公式为式(6)和式 (7)； 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114372406 B 3