雷达目标识别的步骤与目标现象 留言
采用雷达搜索和定位目标，具有探测范围广，昼夜均可工作，不惧天气影响等优点，是军/民用领域最关键的探测手段。但是，雷达难以可靠地识别目标类型，比如区分民航飞机和战斗机。
这通常依赖于操作员的经验和IFF（敌我识别器）等附加设备，而像IFF这类设备仅能在合作目标上使用。虽然经过几十年的稳步推进，自动识别目标类型特别是识别非合作目标的类型，还是非常有难度的。
本章我们将介绍如何通过高分辨率合成孔径雷达(SAR)成像识别车辆类型，并以此为例讨论非合作目标类型的识别原理。
这里要注意一点，雷达成像不是雷达目标类型识别的唯一手段。例如，尤其是在对空中目标的应用中，高分辨雷达目标一维距离像(HRRPs)已经具备了实际应用水平。
对于空中目标，雷达信号的喷气发动机调制(JEM)也是一种非常重要的目标识别手段。对于海上目标，则可以考虑通过深化研究探测目标的海杂波背景特性来实现目标分类。
雷达目标分类是一个很大的课题，我们将在SAR成像示例中简明介绍其中一些常用的核心思路。
图1是一张典型的高分辨率SAR成像图片，其中红框汇中显示了一架直升机。雷达波长通常在分米级以上，其散射特性与可见光(400~800nm)并不相同。
本文将主要介绍：基于不同雷达回波效应进行的目标识别处理，目标探测和分类的流程，目标数据库的建设，以及雷达目标识别系统性能的评估，雷达目标类型识别领域面临的其它挑战。
目标分类的步骤
完整的目标分类过程由粗到细，主要划分为六个步骤：
-
与其它物体区分，从背景中检测出目标；
-
分类，识别种类，如飞机或轮式车辆；
-
类型识别，区分功能类型，如战斗机或卡车；
-
型号识别，判别具体型号，如MIG29战斗机或T72坦克；
-
细节描述，判定具体款式，如MIG29 PL或未携带附加燃料桶的T72坦克 ；
-
个体识别，进行更精确的技术手段分析判定，如携带侦察吊舱(执行侦察任务)的MIG29 PL。
虽然这种划分方式不能涵盖所有问题和目标，但我们仍然需要记住这种广泛使用的分类形式。特别注意，此处的“分类”仅仅是指种类划分。对空中目标分类通常被称为非合作目标识别(NCTR)，而对地面目标分类通常被称为自动目标识别(ATR)。
几种特别的目标现象
多径效应
图2是一张10cm分辨率的SAR成像，图像中显示有多台车辆存在。原则上讲，不同类型的目标有不同的特征，应当可以进行区分。但是它们与光学图像中的目标非常不同。
例如，可以发现红框中圈示的车辆具有一些复杂的、类似周期散射的结构。这是一辆非常典型的皮卡，其敞开式货车车厢导致的多径反射效应形成了类似周期性散射的图形干涉条纹。
图3是多径效应的另一个实例。图中坦克炮管指向车身一侧，其炮管在SAR成像中连续出现了三次。最亮的炮管成像是由直接回波造成的，和实际位置最为接近。次生成像是经炮管到地面，再由地面反射的二次回波形成，三次成像是由地面至炮管，再经炮管到地面，最终再由地面反射的三次回波形成。
对照射方向敏感
还有一种特别的目标现象就是雷达成像对照射方向的极端敏感性。如图4中所示，系列中雷达成像的照射角度(箭头所示)，只有细微的改变，但目标的特定部位，如飞机机翼的边缘，发生了极大的变化。
这种极端敏感性达到了照射角仅仅变化几度，同一个目标的雷达成像结果就可能完全不一样的程度。与光学成像相比，雷达最主要功能是距离测量，这使得雷达成像受到很多不同机制的影响。不要期望雷达图像和光学图像一致，因为它们所包含的信息并不相同。
SAR成像十分复杂，目标的几何形状与雷达的相对位置、雷达参数选择、电磁波散射机理等等各种效应相互影响。如果想要获取一套健壮的ATR系统，在设计目标识别系统时就一定要牢记上述原则。
遮盖和遮挡效应
原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）
