基于雷达BP成像的丛林杂波微动统计特性及极化影响研究OA

目的:研究基于雷达二维后向投影(two-dimensional back projection,2D-BP)成像的丛林杂波微动统计特性,并分析极化信息对丛林杂波微动统计特性的影响。方法:首先,对雷达回波原始数据进行逆快速傅里叶变换、2D-BP成像、动目标指示处理以及幅值归一化处理,得到2D归一化均值BP图像;其次,采用基于2D Kaigh-Lachenbruch分位数恒虚警率(2D Kaigh-Lachenbruch quantile constant false alarm rate,2D KLQ-CFAR)检测器的扫描连通域标记算法得到杂波微动的二维连通区域;再次,通过计算各连通区域到真实目标区域的欧氏距离区分出真实目标区域和杂波区域,从而提取丛林杂波BP成像数据;最后,采用Square-Root法则对丛林杂波幅度分布区间进行分组,选取Nakagami分布、Rayleigh分布、Weibull分布、Log-Normal分布、Log-Logistic分布、α-Stable分布6种分布模型,采用最大似然估计法拟合丛林杂波幅度分布直方图,并以均方根误差(root mean square error,RMSE)来量化拟合优度从而选取最优拟合模型。采用多发多收叶簇穿透地基超宽带雷达采集丛林遮蔽下21名静态人体目标在灌木、乔木环境以及水平、垂直极化模式下的525条回波数据进行实验。结果:采用2D KLQ-CFAR算法能够有效检测出丛林杂波微动区域。对于灌木杂波,采用垂直极化和水平极化时的最优拟合分别为Weibull分布(RMSE为0.038)和α-Stable分布(RMSE=0.042);对于乔木杂波,采用垂直极化和水平极化时,最优拟合均为α-Stable分布(RMSE分别为0.054和0.044),且分布参数接近。结论:在丛林环境下基于生物雷达使用不同雷达极化模式探测目标时,环境杂波的统计特性存在差异和规律。本研究为丛林遮蔽目标探测奠定了前期理论和技术基础。