超宽带合成孔径雷达浅埋目标特征提取研究

超宽带合成孔径雷达（UWB SAR）具有穿透地表对浅埋目标成像探测的能力，尤其适合大面积区域的地雷探测，具有安全、高效的优点。特征提取是提高UWB SAR浅埋目标探测性能的关键，需要解决浅埋目标图像信噪比低、目标散射特性环境依赖性强等问题。本项目首先从电磁仿真和实测数据分析着手，建立浅埋目标有效特征空间，然后提出复合特征提取方法，获得包含目标散射空间分布、频率和方位角等综合信息的特征向量，最后在分析UWB SAR浅埋目标特征观测能力的基础上，优化系统参数、改进系统工作体制，进一步提高特征提取质量和速度，争取从信号处理和测量条件两个方面回答"如何获取UWB SAR浅埋目标有效特征"的科学问题，为提高浅埋目标与杂波分类性能奠定基础，推动UWB SAR探雷系统实用化进程。

超宽带合成孔径雷达（UWB SAR）具有穿透地表对浅埋目标成像探测的能力，尤其适合大面积区域的地雷探测。特征提取是提高UWB SAR浅埋目标探测性能的关键，需要解决浅埋目标图像信噪比低、目标散射特性环境依赖性强等问题。本项目针对UWB SAR浅埋目标的特征提取问题，在浅埋目标有效特征空间建立、复合特征提取、系统参数优化及体制改进等方面进行了深入的研究。在浅埋目标有效特征空间建立方面，通过电磁仿真计算和实际测量相结合的方法，得到了地雷目标在时域、频域、方位角域和极化域的有效特征，建立了地雷目标的多维有效特征空间，为浅埋地雷目标的特征提取奠定了理论基础。在复合特征提取方面，提出了基于空间-波数分布的目标多维散射函数估计方法及其快速算法，并研究了随机搜索与启发式搜索两类目标特征选取策略，获得了维数不高但包含了时域、频域、方位角域等多维有效特征的特征向量，提高了地雷与杂波的区分能力。在系统参数优化和体制改进方面，设计优化了UWB SAR浅埋目标探测系统参数，构建了飞艇载UWB SAR试验平台，提出了一种基于压缩感知的地雷目标特征提取方法，并进一步将特征提取与成像处理相结合，提出了一种成像-检测一体化处理流程，其通过稀疏成像充分挖掘地雷双峰散射特性的几何信息，从而有效提高了地雷检测性能和处理效率。基于上述研究成果，项目组发表学术论文37篇，其中SCI检索13篇，EI检索31篇，编制了UWB SAR浅埋目标特征提取软件，部分成果已经成功应用于实际系统。