论文部分内容阅读
近年，国际上多颗装载全极化合成孔径雷达SAR（SyntheticAperture Radar）的卫星投入运行，而多极化通道SAR的海洋应用尚未被广泛关注，原因之一是海面微波散射机制的极化灵敏度问题。本文对星载全极化微波SAR在海表面的散射特性和各种散射机制及其与极化的关系进行了全面的描述和分析。在此基础上，通过对海面微波散射机制的分割，以实现海面各种散射信息的提取，包括短重力波、风浪、涌浪以及船目标等。基于Quilfen等[52]于1999年提出的雷达后向散射系数可分解为与极化有关的布拉格散射贡献部分和非布拉格（non-Bragg）标量部分的概念，本文针对全极化SAR的后向散射矩阵提出了一个全极化SAR概念性分析模型，即4种极化方式的后向散射系数均由两部分组成，其一是对极化敏感的布拉格散射贡献，其二是对极化不敏感的非布拉格散射贡献。其中，布拉格散射贡献考虑了倾斜布拉格模型；非布拉格散射贡献包括海面波浪破碎产生的气泡和飞沫对微波的瑞利散射、海面波浪的镜面反射，以及海面船目标等的散射。利用随机游走模型[107]，进一步考虑每个分辨单元内众多相互独立且随机分布的散射点之间的相互作用，并假定每个分辨单元的布拉格散射贡献是其中所有散射点的布拉格散射的随机游走结果；同时，假定非布拉格散射贡献可由标准柱面体散射矩阵表示[3]。基于全极化SAR概念性分析模型，推导得到全极化SAR每个分辨单元的后向散射矩阵的求和表达式以及4种极化方式的后向散射系数复数表达式。其中，与布拉格散射有关的极化比β通过递归迭代运算确定，同时也实现了极化布拉格散射与非布拉格散射的散射机制分割。在全极化SAR后向散射系数复数表达式，以及多极化数据Wishart分布函数表达式[77]的基础上，本文采用广义K分布函数形式[84]，将其中的后向散射系数σ用全极化SAR自共轭散射矩阵的特征值λ代替，得到极化K分布函数。研究表明，极化K分布是一个更好的海面微波散射统计模型。在极化K分布统计模型的基础上，并根据前述散射机制分割的概念，把散射矩阵特征值λ也分割为极化的布拉格贡献λbra和非布拉格散射贡献λsca，然后利用对应于非布拉格贡献λsca的极化K分布统计模型PN(λsca)和贝叶斯检测方法，从非布拉格散射贡献中检测船目标。船目标分辨单元和无船目标的海面分辨单元的PN（λsca）分布明显不同，前者呈现明显的“拖尾”。