雷達目標識別的步驟與目標現象

採用雷達搜索和定位目標，具有探測範圍廣，晝夜均可工作，不懼天氣影響等優點，是軍/民用領域最關鍵的探測手段。但是，雷達難以可靠地識別目標類型，比如區分民航飛機和戰鬥機。

這通常依賴於操作員的經驗和IFF（敵我識別器）等附加設備，而像IFF這類設備僅能在合作目標上使用。雖然經過幾十年的穩步推進，自動識別目標類型特別是識別非合作目標的類型，還是非常有難度的。

本章我們將介紹如何通過高解析度合成孔徑雷達(SAR)成像識別車輛類型，並以此為例討論非合作目標類型的識別原理。

這裡要注意一點，雷達成像不是雷達目標類型識別的唯一手段。例如，尤其是在對空中目標的應用中，高分辨雷達目標一維距離像(HRRPs)已經具備了實際應用水平。

對於空中目標，雷達信號的噴氣發動機調製(JEM)也是一種非常重要的目標識別手段。對於海上目標，則可以考慮通過深化研究探測目標的海雜波背景特性來實現目標分類。

雷達目標分類是一個很大的課題，我們將在SAR成像示例中簡明介紹其中一些常用的核心思路。

圖1是一張典型的高解析度SAR成像圖片，其中紅框匯中顯示了一架直升機。雷達波長通常在分米級以上，其散射特性與可見光(400~800nm)並不相同。

本文將主要介紹：基於不同雷達回波效應進行的目標識別處理，目標探測和分類的流程，目標資料庫的建設，以及雷達目標識別系統性能的評估，雷達目標類型識別領域面臨的其它挑戰。

目標分類的步驟

完整的目標分類過程由粗到細，主要劃分為六個步驟：

與其它物體區分，從背景中檢測出目標；

分類，識別種類，如飛機或輪式車輛；

類型識別，區分功能類型，如戰鬥機或卡車；

型號識別，判別具體型號，如MIG29戰鬥機或T72坦克；

細節描述，判定具體款式，如MIG29 PL或未攜帶附加燃料桶的T72坦克 ；

個體識別，進行更精確的技術手段分析判定，如攜帶偵察吊艙(執行偵察任務)的MIG29 PL。

雖然這種劃分方式不能涵蓋所有問題和目標，但我們仍然需要記住這種廣泛使用的分類形式。特別注意，此處的「分類」僅僅是指種類劃分。對空中目標分類通常被稱為非合作目標識別(NCTR)，而對地面目標分類通常被稱為自動目標識別(ATR)。

幾種特別的目標現象

多徑效應

圖2是一張10cm解析度的SAR成像，圖像中顯示有多台車輛存在。原則上講，不同類型的目標有不同的特徵，應當可以進行區分。但是它們與光學圖像中的目標非常不同。

例如，可以發現紅框中圈示的車輛具有一些複雜的、類似周期散射的結構。這是一輛非常典型的皮卡，其敞開式貨車車廂導致的多徑反射效應形成了類似周期性散射的圖形干涉條紋。

圖3是多徑效應的另一個實例。圖中坦克炮管指向車身一側，其炮管在SAR成像中連續出現了三次。最亮的炮管成像是由直接回波造成的，和實際位置最為接近。次生成像是經炮管到地面，再由地面反射的二次回波形成，三次成像是由地面至炮管，再經炮管到地面，最終再由地面反射的三次回波形成。

對照射方向敏感

還有一種特別的目標現象就是雷達成像對照射方向的極端敏感性。如圖4中所示，系列中雷達成像的照射角度(箭頭所示)，只有細微的改變，但目標的特定部位，如飛機機翼的邊緣，發生了極大的變化。

這種極端敏感性達到了照射角僅僅變化幾度，同一個目標的雷達成像結果就可能完全不一樣的程度。與光學成像相比，雷達最主要功能是距離測量，這使得雷達成像受到很多不同機制的影響。不要期望雷達圖像和光學圖像一致，因為它們所包含的信息並不相同。

SAR成像十分複雜，目標的幾何形狀與雷達的相對位置、雷達參數選擇、電磁波散射機理等等各種效應相互影響。如果想要獲取一套健壯的ATR系統，在設計目標識別系統時就一定要牢記上述原則。

遮蓋和遮擋效應

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